基于激光雷达图像处理的低空风切变类型识别研究

基于多普勒激光雷达,结合大气流场理论实现对下击暴流、侧风切变、低空急流及顺逆风切变四种低空风切变的三维模拟仿真,建立雷达图像样本库,解决了风场数据难以获得及样本库难以建立的难题。基于图像处理方法实现风切变类型识别,针对同类样本差异较大的难题,采用多特征提取方法提取图像的形状特征和纹理特征进行组合识别。同时,采用基于SOM-SVM的二次识别算法实现了对缺失信息的图像的有效识别,提高了整体识别率。与传统的风切变研究相比,所用方法忽略气象因素,完全转化为图像处理问题,实现了低空风切变的类型识别,识别率达到97%。

民航行李X光安检图像自适应小波去噪算法

对X光安检图像进行去噪处理可以更清楚地显示出危险物。针对传统小波软硬阈值去噪方法的缺陷,给出了一种自适应阈值的去噪方法,在此方法中,首先进行软硬阈值的折中处理,然后分别对大于和小于阈值的两部分进行自适应处理。利用Tennessee大学提供的实际采集的X光安检图像进行实验,结果表明该方法能有效地去除安检图像中的噪声,图像去噪后的信噪比、峰值信噪比分别是25.222 9 dB、27.708 dB,与含噪图像相比分别增加了7.725 3 dB和7.739 dB。因此该方法表现出较高的去噪性能。

基于TEC数据的含电离层闪烁卫星导航信号模拟

电离层闪烁导致卫星导航信号在传播过程中幅度与相位发生随机波动,严重影响接收机的性能。为模拟真实的受电离层闪烁影响的卫星导航信号,以供接收机进行性能测试,提出了基于电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)数据的电离层闪烁仿真方法。该方法通过输入卫星观测文件与导航电文获得电离层的TEC和仰角,利用TEC数据和各卫星仰角,估计出受电离层闪烁影响的各卫星导航信号幅度闪烁指数和相位闪烁指数,结合Cornell模型实现卫星导航信号模拟。该方法充分考虑了卫星导航信号闪烁指数获取困难,以及电离层闪烁对不同卫星导航信号的影响,能够高保真反演卫星导航信号。试验结果表明,该方法反演的电离层闪烁与实际发生的闪烁具有良好的一致性。

基于符合性证据链的航电系统工程试验方法

为形成逻辑严密、可追溯的适航符合性验证资料,提出一种基于符合性证据链的航电系统工程试验方法,并对实现中的关键问题进行分析研究。以自动飞行控制系统的工程试验为例,设计与实现了基于自动飞行控制系统适航验证需求的验证平台。在验证方案设计中,针对复杂验证环境中部分参数不确定性描述问题,提出一种基于分类概率多场景分析的验证方案设计方法,基于适航验证需求,对飞行数据进行筛选,通过对筛选后的飞行数据进行统计特性分析、随机抽样与合并缩减,生成包含发生概率的确定性场景,描述验证环境中部分参数的不确定性。在验证数据分析中,针对多场景多参数条件下的适航符合性判断问题,提出基于加权Dempster-Shafer证据理论的适航符合性评估方法,以确定性场景发生概率为权重,进行证据融合,避免部分小概率场景对融合结果的干扰。基于实际飞行数据,自动飞行控制系统的自动飞行模式工程试验结果表明,所提方法有效可行。

基于随机森林回归的电离层幅度闪烁指数预测

为满足低成本、高精度的电离层闪烁监测需求,提出一种基于随机森林回归的闪烁指数预测模型。在卫星导航接收机输出信息基础上,计算电离层结构状态参数,形成输入参数,并进行参数筛选构建训练数据集,结合专用型电离层闪烁监测接收机观测到的闪烁指数,训练生成基于随机森林回归的幅度闪烁指数预测模型。实验结果表明,与传统电离层幅度闪烁指数计算方法相比,随机森林回归模型预测得到的闪烁指数相关性更强、精度更高。

基于二维小波变换和独立分量分析的SAR图像去噪方法

该文给出了一种基于离散小波变换和独立分量分析的SAR图像斑点噪声抑制方法。首先利用小波变换对图像进行分解,然后将分解出的各部分子图像分别进行独立分量分析,提取出相应的独立源,去除噪声分量,最后依次进行ICA重构和小波重构。该文还同时比较了采用不同小波基函数时斑点噪声的抑制效果,研究了它们对斑点抑制的影响。对MSTAR实测SAR图像的实验结果表明该方法能够有效地抑制图像中的斑点噪声,且在性能上优于ICA和Lee滤波方法。

一种基于Weibull分布的SAR图像分割方法

分析了合成孔径雷达(SAR)图像的统计分布特性,推导了SAR目标及阴影的分割阈值与虚警概率之间的关系,给出了一种基于Weibull分布的SAR图像目标及目标阴影的分割方法,首先根据推导出的分割阈值公式对SAR目标图像及阴影图像进行粗分割,然后利用形态学滤波和计数滤波器进行细分割。基于MSTARSAR实测数据进行的大量实验表明,该方法是有效的,优于传统的双参数恒虚警分割方法。

机载气象雷达风切变信号仿真

风切变是引起空难事故的重要原因之一。具有风切变探测能力的机载前视气象雷达对于保障航空安全非常重要。由于风切变现象具有危害大、持续时间短且不易探测的特点,使实际数据较难获取。因此,风切变回波信号仿真对风切变检测技术的研究和验证具有重要意义。文中对风切变雷达回波信号的仿真提出了一个新思路:首先,通过使用风场仿真软件生成一个较为真实的风切变风场,然后,根据雷达参数高保真地对风切变雷达回波信号进行仿真。通过仿真结果与风切变结构特征的对比,表明仿真过程合理,仿真数据有效。

基于LS-LMS的智能天线自适应干扰抑制方法

针对基于训练序列的智能天线自适应干扰抑制系统,提出了一种最小二乘(Least squares,LS)-最小均方(Least mean squares,LMS)智能天线自适应干扰抑制方法,该方法首先利用小快拍数LS方法为LMS方法提供初始加权矢量,然后用LMS算法更新加权矢量。对LS、LMS和LS-LMS三种算法复杂度分析比较得知新方法的计算量较小,在快拍数较大或阵元与快拍数均较大时都能有效地提高计算效率。仿真实验表明,新方法性能优于LMS算法,具有较快的收敛速度,且收敛速度与干扰环境无关。

一种有效的机场安检X光手提行李图像两级增强方法

针对低对比度X光手提行李图像在机场安检中容易产生高虚警或高漏警的问题,提出了一种两级X光图像增强方法。首先,应用离散小波变换和独立分量分析方法对低能和高能X光图像去噪并融合,实现一级增强。然后,利用本文提出的自适应正弦灰度变换实现二级增强。实验结果表明,本文方法能够有效地改善图像质量,优于文中给出的其它增强方法,更有利于机场安检人员快速准确地检查行李物品。

基于多级分类的极化SAR图像斑点抑制

针对极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)图像相干斑抑制后的目标极化特性和结构特征保持问题,给出了一种多级分类的极化SAR图像斑点抑制方法。首先利用H/α快速分解法并结合极化总功率图像进行初分类,之后采用最小距离准则和聚合的层次聚类方法进行细分类,最后根据图像结构将图像内容分为亮点线目标、暗线目标和其他目标三大类,利用线性最小均方滤波器对暗线目标和非点线目标进行滤波。采用美国AIRSAR机载系统获取的实测数据进行实验,结果表明,与Lee的基于散射模型降斑算法相比,本文算法不仅能够更有效地抑制斑点噪声,而且在保持极化特性、结构和纹理特征方面更为有效。

极化SAR图像的联合加权极化差异度变化检测算法

以联合加权极化差异度为特征提出了一种极化SAR图像变化检测新算法。首先计算两个不同时相的极化SAR图像的极化散射差异度和极化功率差异度,然后根据二者的相对大小分配加权系数计算联合加权极化差异度,得到差异图像,最后通过阈值分割技术提取变化区域实现变化检测。利用两组美国UAVSAR系统采集的全极化SAR实测数据对算法进行了验证,结果表明,本文算法能有效检测地物的变化情况,且检测虚警少、轮廓清晰。除此之外,算法无需知道图像的统计分布,通用性强。

基于灰度级分组的X光行李图像增强改进方法

针对低对比度X光手提行李图像在机场安检中容易产生高虚警或高漏警的问题,提出了一种基于灰度级分组的X光行李图像增强改进方法。首先应用离散小波变换对低、高能图像进行融合,然后通过分频处理得到低、高频图像,再分别采用基本灰度级分组和可选择灰度级分组方法实现增强。将本文方法与基于灰度级分组的增强方法、传统的直方图均衡方法进行比较,实验结果表明,本文方法能够有效地改善图像质量,提高图像的清晰度。

散射模型与Wishart分类相结合的极化SAR图像分类

给出了一种散射模型与Wishart分类相结合的极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)图像非监督分类方法。首先利用去取向三分量散射模型进行粗分类,将像素划分为三种基本散射类型和混合散射类型;然后,在基本散射类型内根据占优散射机制的功率进行细分类,并根据Wishart距离对细分类的结果进行类别合并,合并到指定的类别数;最后对四种散射类型的像素分别重新进行Wishart迭代,从而实现极化SAR数据的非监督分类。利用美国AIRSAR机载系统采集的实测数据进行实验,并且同已有分类方法进行比较,结果表明本文方法改善了分类效果,且降低了体散射过估计。

基于极化状态提取的极化SAR图像变化检测算法

极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)图像中同一目标在不同时相下的散射特性会因数据采集条件的变化而发生变化,从而影响变化检测结果的正确性。针对这一问题,提出了一种基于极化状态提取的极化SAR图像变化检测算法。首先利用不变样本目标提取图像的最优极化状态,并将此极化状态下的接收功率比值作为变化检测特征量,最后利用双阈值判别方法提取变化区域实现变化检测。利用美国UAVSAR系统采集的全极化SAR实测数据进行实验,结果表明,本文算法能有效检测出地物的变化情况,且检测虚警少、轮廓清晰。

Keystone变换对空时自适应处理性能的影响分析

高速平台检测高速空中动目标面临严重的杂波和目标距离走动,如何有效校正距离走动是目标检测的根本。本文首先研究雷达处于高速平台时keystone变换校正空中动目标距离走动的同时对杂波特性的影响,进而分析其对空时自适应处理(Space-time adaptive processing,STAP)的影响。通过研究表明:当目标不存在多普勒模糊时,keystone变换可同时校正目标和杂波的距离走动,从而为取得良好的STAP性能提供了前提;当目标存在多普勒模糊时,keystone变换校正目标距离走动的同时会使杂波部分产生新的走动分量,最终降低STAP性能。分析结果为如何更好地实现高速平台高速空中动目标检测问题提供了理论参考。

GPS自适应天线实验平台的设计与实现

为解决GPS抗干扰问题,设计和实现了一个GPS自适应天线实验平台.它主要包括天线阵、多通道射频前端和数据采集系统3部分.通过该实验平台,可以在真实环境中验证各种自适应算法并进行算法的性能评估.最后利用最小功率法对实验平台进行了测试,结果表明该平台能够对GPS卫星信号和干扰信号进行高质量的数据采集,以提供实采数据供各种抗干扰算法的后续处理.

场道钢筋加固区的探地雷达信息处理算法及系统研究

机场场道内钢筋的强反射回波会严重影响探地雷达的监测。本文提出了一种适用于机场场道钢筋加固区的探地雷达信息处理算法及流程并研制了探地雷达信息处理系统,实现了数据预处理、地下结构反演、目标检测与识别、脱空层厚度估计、目标成像、数据批处理及综合数据显示等模块。文中重点介绍了钢筋干扰下的灾害目标检测、识别与成像算法,利用Hyp-curvelet变换及WRELAX时延估计搜索局部峰值进行目标检测及钢筋抑制,结合Wigner时频分析及最小距离分类器进行目标识别,通过频域波数域的波场逆推进行目标成像,适用于钢筋加固区内道面下多层媒质的情况。仿真实例证明了本文方法及信息处理系统的有效性。

DME/DME导航信号有效覆盖分析

针对地形因素对信号覆盖范围存在遮蔽的问题,提出一种结合实际地形分析DME/DME导航信号有效覆盖范围的方法。采用可视性分析方法,通过数字高程模型数据定量分析单个DME台站的信号覆盖范围,并与地理信息系统相结合,以京沪区域导航航路为例对DME/DME信号的有效覆盖范围进行分析与研究。仿真结果证明,该方法可准确地预测DME/DME信号的覆盖范围,能为区域导航程序设计提供可靠的理论支持,避免潜在的安全风险。

基于空时自适应处理的GPS宽带干扰抑制技术

分析研究了GPS宽带干扰抑制的各种空时自适应处理算法,提出了期望信号协方差矩阵的计算方法,该方法使得最大信干噪比方法和最小均方误差方法可以实现。仿真结果表明:和无干扰的GPS接收机相比,基于空时自适应的干扰抑制技术不会引起很大的定位误差。