复杂环境下雷达-视觉目标融合技术

针对以往复合探测系统目标跟踪效果不理想、环境适应性不强等问题,提出了一种基于航迹关联融合的雷达-视觉融合系统。利用深度学习、视频结构化技术及航迹聚类跟踪算法生成视觉、雷达目标航迹,并进行时空同步、边界框聚类等预处理;基于修正k-最近邻(modified k-nearest neighbor,MK-NN)法和三级关联约束条件进行航迹关联融合处理,并引入定位几何精度衰减因子(geometric dilution of precision,GDOP)作为融合系数,充分利用雷达、视觉局部航迹得到准确完整的目标航迹信息。在多目标场景下进行试验验证,结果表明该融合系统能够实时稳定跟踪目标,目标编号(ID)跳变率为3.45%,系统航迹符合率达97.6%,目标跟踪的准确率、稳定性得到大幅提升。系统适用于交通监控、周界防护等复杂场景,研究成果也可为反无人机群等军事场景应用提供参考。

逆合成孔径成像雷达隐身目标零样本识别

针对现有算法不具备识别出未在训练过程中出现的新类别目标的能力问题,提出了针对逆合成孔径成像雷达(inverse synthetic aperture imaging radar,ISAR)隐身目标零样本学习识别方法。首先,基于飞行类动态目标三维网络化物理模型,使用FEKO电磁场仿真软件进行编程,实现ISAR可见的源目标图像数据生成;然后,在此基础上形成不同飞机类目标细节属性的文本语义特征表达。所提出的新类型算法网络模型采用两个变分自编码器,分别进行了图像和语义的特征生成,从而让网络学习到模态不变的特征表达。使用可见类别数据训练网络,并获得能够凭借语义信息生成图像特征的模型。训练识别采用该学习模型不可见的未知新类别目标,从不可见未知的新类别文本语义生成不可见未知的新目标图像特征信息,支撑了不可见未知的新目标识别,统计未知的新类别识别正确率为75%。

基于静电感应的引信目标探测传感器研究

针对复杂干扰环境中传统引信目标探测系统无法稳定工作的问题,探讨了一种新型目标探测体制.基于静电感应基本理论,建立了静电引信探测传感器模型,设计和制作了高灵敏度的静电引信探测传感器和微弱信号检测电路.在实验室环境条件下对探测系统进行实验研究,结果表明:理论分析和实验结果趋于一致;输出电压与系统增益、目标电荷、相对速度和距离相关;所设计电路能够满足引信的探测要求,可对静电引信目标探测系统在复杂环境下的工程化设计提供参考.

无线电高度表实时飞控半实物仿真技术研究

高度表接入飞控系统的实时闭环仿真是飞控系统性能评估的有效手段,目前基于预置飞行参数的高度表半实物仿真系统制约了高度表及飞控系统联合仿真需求。基于实时飞控参数和地面模型的实时高度表半实物仿真技术,完成了高度表实时仿真系统研究、回波计算模型优化和回波实时模拟设备设计,有效解决了飞控系统实时仿真与评估的技术难题,提高了飞控系统闭环仿真的有效性和逼真度,将成为高度表仿真技术的发展趋势,从而为高度表及飞控系统方案论证、试验验证提供支持。

长江口海洋环境无线监测主干网设计研究

长江口分布大量环境监测站点,这些站点大多离岸较远,通信问题一直难以解决,尤其是海上远距离大数据传输问题更加严重。本文基于宽带Mesh技术构建长江口海洋环境监测主干网,对组网通信模型进行系统性的现场测试,解决长江口环境监测网工程的智能监测、保密通信、大数据可靠通信等问题。

复杂交通场景下目标稳定跟踪方法研究

为克服实际交通场景中环境的复杂性和目标的多样性给雷达目标稳定跟踪带来的问题,采用基于卡尔曼滤波和概率数据关联的雷达多目标跟踪算法,实现点迹与航迹之间的关联。提出一种基于欧氏距离的改进航迹关联方法,增加航向夹角判别的约束,解决了由于多目标相互遮挡或交叉运动带来的航迹不连贯、不稳定问题,实现了航迹与航迹之间的关联,提升了航迹跟踪完整性和稳定性。最后,利用在复杂交通场景下采集的实测交通雷达数据,验证了所提多目标跟踪算法的稳定性和可靠性。

基于量子轨道角动量的激光近程目标探测方法

激光近程探测受到云、烟、雾等自然因素的严重干扰,容易产生虚警等问题。针对该问题,结合涡旋激光大气散射理论设计了一种量子轨道角动量激光目标近程探测系统,并实施了不同能见度烟雾环境下的近程目标探测试验,对比了涡旋光束与高斯光束的目标回波信号强度。初步验证试验结果表明:涡旋光束相较于高斯光束有更优的烟雾穿透能力。

基于改进YOLOv5的空中目标部位快速分割算法

为满足导弹武器对空中目标高效毁伤的需求,针对基于深度学习的算法对空中目标部位分割速度慢、准确率低的问题,提出一种基于改进YOLOv5的空中目标部位分割算法。将YOLOv5的检测头替换为类似YOLACT算法的分割头,使其能够完成实例分割任务;对网络进行剪枝,在不影响精度的前提下获得更快的推理速度;在Backbone网络中应用可变形卷积、增加坐标注意力机制(coordinate attention,CA)模块,丰富目标的多尺度空间及语义信息,进一步提升算法的局部特征提取能力;基于Ghost卷积设计C3_Ghost模块,替换YOLOv5原算法Neck部分的C3模块,显著降低算法计算量,并保证算法精度不受太大影响。对比与消融实验表明,所提方法与改进策略能有效降低计算量,在保证实时性的同时,算法精度也有所提升。

太赫兹频段雷达探测的冰云微物理参数反演算法模拟研究

在假设冰云粒子呈球形以及粒子谱服从对数正态分布的条件下,利用离散偶极子近似法(DDA),计算出太赫兹频段(220 GHz)冰云粒子的雷达反射率因子,及其与瑞利假设下雷达反射率因子的比值。忽略衰减和多次散射的影响,根据太赫兹波段冰云的雷达反射率因子,基于最优估计理论反演冰云的微物理参数,并验证该算法的可靠性。反演结果表明,当冰云粒子大小在设定的尺度范围内时,有效粒子半径(re)的反演误差小于4%,粒子谱宽(σ)的误差小于2.5%、粒子数密度(NT)的误差小于1%,冰水含量(IWC)的误差小于5%。还分析了当NT和σ为定值时,反演结果随粒子尺寸的变化情况,当冰云粒子尺寸在模拟计算设定的范围内时,re的反演误差小于0.04%,σ的反演误差小于0.02%,NT的反演误差小于0.50%,IWC的反演误差小于0.08%,如果冰云粒子大小超出模拟计算设置的范围,反演误差随着re增加而增大。该结果证明了基于最优估计理论反演得到的冰云微物理参数与模拟设定值有良好的一致性,说明该方法可应用于太赫兹频段云雷达的冰云观测及云微物理参数的反演和研究。

乘用车副仪表板扶手开启加载失效模式的研究

本文根据实验数据,分析总结了乘用车副仪表板扶手开启状态下加载过程的主要失效模式。结合当前乘用车副仪表板扶手结构设计的主要特点,依据力学原理对失效原因进行了理论分析。确定止位结构发白断裂是扶手开启加载时最常见的失效形式,而止位力臂的长度、止位结构的承载截面积,以及铰链盖板和扶手储物箱所用材料的弯曲断裂强度是影响失效的关键因素。并根据产品不同的设计开发阶段,提出了相应的结构设计指导与规范,对乘用车副仪表板扶手的结构设计开发具有较高的参考价值。摘要:

220GHz冰云微物理参数反演算法模拟验证研究

本文模拟验证了一种利用雷达反射率因子(Ze)反演得到云中冰晶粒子有效半径(re)、冰水含量(IWC)和粒子数浓度(NT)的算法,该算法基于最优估计理论实现,适用于太赫兹频段(220 GHz)雷达探测的冰云微物理参数反演。假设粒子服从Gamma分布,根据球形、六棱柱、六角板、子弹花四种形状的冰晶粒子在太赫兹频段(220 GHz)的散射特性参数,建立冰云冰晶粒子的散射特性库(Look Up Table,LUT),将LUT中的Ze作为测量向量,对应的re和IWC作为先验数据xa(rea,IWCa),反演得到四种形状冰晶粒子的rere、IWCre和NTre。模拟研究表明,在先验数据xa为真值的情况下可得到准确的反演结果,由于测量向量中包含了待反演参量的信息,在先验数据xa偏离真值的情况下通过多次迭代运算仍可以得到较为准确的反演结果,随着先验数据xa逐步贴近真值,四种形状冰晶粒子的反演误差和算法平均迭代次数基本呈现递减的趋势,说明准确的先验数据可以提高反演结果的准确性和计算效率,同时证明该方法可有效应用于220 GHz云雷达的冰云微物理参数反演研究。

合成孔径雷达高度计高度估计算法研究

本文对合成孔径雷达高度计高度估计算法进行研究.根据回波模型,推导出非聚焦合成孔径处理方式的回波相位补偿函数,消除了耦合相位对距离压缩的影响;通过多普勒条带中心校正方法,消除了俯仰角对高度估计算法的影响;利用多视处理方法减小了海浪对测高精度的影响,给出了合成孔径雷达高度计高度估计流程,根据算法流程对挂飞试验获得的湖面回波数据进行了分析与处理,并与差分GPS高度数据进行了对比.高度估计结果表明:经过相位补偿与多视处理方法后的回波谱线光滑且能量集中.估计精度满足高度计的要求,试验结果达到了预期目标.

无线电引信的抗干扰性能评估方法研究

针对无线电引信抗干扰性能评估困难的问题,在对典型干扰样式以及抗干扰性能评估指标研究的基础上,提出了一种无线电引信抗干扰性能评估指标体系构建及优化方法。利用该方法构建的抗干扰性能评估指标体系,能够满足对无线电引信多样化抗干扰性能的评估需求,且有助于快速确定新型无线电引信系统的抗干扰能力和实际作战性能。

高速目标高分辨雷达信号处理的FPGA设计及实现

为了满足高速目标高分辨雷达探测系统的大数据量、高精度、复杂算法的实时信号处理要求,提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的多通道中频回波信号处理系统,可实现高速目标的速度、角度、距离搜索和跟踪。其中采用系统生成器(System Generator,SysGen)进行了数字下变频模块的设计、实现,简化了设计开发流程,利用高层次综合(High Level Synthesis,HLS)设计方法进行了方位角、俯仰角等模块的开发。测试结果表明:角度搜索、距离搜索、距离跟踪等模块性能均满足设计要求,系统能够实现目标的高精度实时跟踪。

逆向工程在小导管数字化构建与虚拟装配中的应用

逆向工程是在构建汽车、飞机等数字样机中广泛应用的一种技术。针对新一代运载火箭研制三维下厂中的三维模型与实际产品不一致的问题,文章分析了逆向工程基本原理,提出了小导管数字化构建与装配的两种方案,并利用实物样件成功实现了测压小导管数字化构建和虚拟装配。结果表明这种方法不仅能确保数字化设计的正确性,也能为管路局部改装验证提供了很好的技术手段,有效支持了型号产品设计与生产,为型号研制管控带来可观的效率。

基于静电场矢量的目标方位探测方法

研究了基于静电场矢量的目标方位探测方法。基于静电感应和静电平衡机理,分析了静电场探测原理和电荷灵敏探测理论,建立了阵列电极的静电场矢量探测数学模型,通过数学仿真和模拟试验等方法,验证了静电场矢量探测的方位解算精度。理论分析和试验结果表明,在接近脱靶位置过程中该方法的方位解算精度优于10°。

运动目标太赫兹干涉三维成像方法

针对太赫兹频段散射敏感性,目标微小的运动会导致回波脉冲间的去相干,现有的微波频段雷达成像方法并不完全适用于太赫兹雷达成像的问题,提出一种基于检测跟踪成像一体化的三维成像方法。该方法利用多脉冲积累实现对远距离微弱目标的检测,然后通过滑窗方式对当前速度进行估计从而实现整个相干时间内高精度的包络对齐和高速运动补偿,在干涉配准和相位解缠的基础上反演出目标的三维结构。通过实验对比证明了该方法的有效性,为提高目标识别能力提供了有效的技术支撑。

膛内旋转弹丸微运动建模研究

针对弹丸膛内运动姿态测试的问题,建立弹丸在线膛炮膛内运动的微多普勒模型,采用短时傅里叶变换(STFT)、Wigner-Ville分布和Hilbert-Huang变换三种时频分析方法对弹丸回波信号进行分析。研究结果表明:若是获取纵向运动信息,STFT处理微多普勒能量占比小的膛内运动弹丸回波信号的精度最高,曲线平滑;若是获取微运动信息,对于微多普勒能量占比大的弹丸回波信号,使用Hilbert-Huang变换和Wigner-Ville分布效果好,其中Hilbert-Huang变换得到的瞬时频率信息更加精准、误差更小。

关联目标几何特征的激光引信探测距离统计分析方法

针对激光近炸引信可利用的目标信息有局限、回波特征提取难度大的问题,提出了一种关联目标几何特征的探测距离统计分析方法。建立了激光引信弹目交会模型,在脱靶量、脱靶方位角、飞行速度、光束夹角和光束覆盖角固定,攻击偏角和飞行落角在一定范围内随机取值条件下,对激光引信光束探测距离进行了统计分析。利用统计分析模型验证了光束能够探测到的目标最远特征点的距离为最远探测距离的理论,仿真结果与理论分析结果一致。该统计分析模型为激光引信光束设计提供了有效的验证手段。

基于无源回波模型的分布式孔径雷达压缩感知成像方法

基于无源回波模型研究了利用压缩感知(Compressive Sensing,简称CS)理论的无源分布式孔径雷达成像方法。该模型包含环境模型可以描述自由空间中电磁波的传播特性,扩展了利用机会发射源的无源雷达的应用场合。信号模型适用于分布式孔径雷达,将不同接收单元的测量信号联系起来,不需要获取发射源信息,消除无源雷达接收信号处理对发射源信息的依赖,具有良好的实际应用性。利用压缩感知方法可以使用远少于奈奎斯特采样定理要求的样本数,实现对运动目标的成像及速度估计,仿真实验验证了该方法的有效性。