基于散射中心模型的目标电磁特性智能生成网络研究

基于散射中心参数化模型和反向传播(back propagation,BP)神经网络,构建了一种针对目标全角度、宽频段下的远场电场预测网络,该网络将利用目标的位置、幅度、频率等数据信息实现远场电场实部与虚部的快速预测.首先,将对目标强散射点的位置以及强度等参数进行提取;然后,对二维角域以及频域进行区域划分,构建并联式的智能网络架构,从而建立散射中心参数化模型与高精度远场电场间的关系.该方法能够通过新型并联网络的训练,减小传统散射中心模型的频率、角度依赖性的影响,实现目标远场电场的快速获取.由于在网络设计时,充分借鉴了现有的模型中各散射参数对目标电场的影响,因此该神经网络具有清晰的物理意义以及突出的泛化能力.与传统的基于几何绕射理论(geometrical theory of diffraction,GTD)模型的电场重构方法相比,本文方法具有更高的准确性,实验结果表明提出的并联网络使得预测电场误差下降了18%以上,同时针对目标后向远场电场的预测,其相对均方根误差能够小于5%.

典型多尺度海面结构体辐射散射方向-光谱特性计算与分析

针对3级以上海况的高精度海洋场景红外仿真问题,提出一种“先拆后建”的研究思路:将含泡沫和破碎波的多尺度海面抽象为粗糙海面、泡沫、破碎波的组合,进而拆解出“粗糙海面”、“含泡沫粗糙海面”、“含破碎波粗糙海面”3类典型多尺度海面结构体,最后通过海面栅格化、结构体匹配、方向-光谱特性重构渲染等方法,由3类典型多尺度结构体方向-光谱特性组合重构大范围海面辐射散射特性,完成多尺度海面“气-面-体”耦合辐射/散射特性的计算。对拆解出的3类典型多尺度海面结构体分别开展多尺度耦合辐射、散射特性建模研究,构建3类多尺度海面结构体辐射散射方向-光谱特性计算模型,并对结构体辐射散射方向-光谱特性的影响因素进行分析,结果表明:随着海面风速的增大,海面典型结构体中的泡沫厚度及气泡浓度逐渐增大,使得结构体的散射能力增强,从而增大结构体的双向反射分布函数;随着探测波长的增大,海水的吸收性显著增强,导致不同风速条件下结构体双向反射分布函数之间的差异显著增大;对于不同的入射角,结构体双向反射分布函数最大值对应的天顶角随入射天顶角的变化逐渐发生变化。

星载紫外相机空间目标探测能力研究

卫星在发生由太阳翼导致的季节性闪烁时反射光谱会向短波偏移,波长更短的紫外段在空间目标太阳翼探测中具有潜在优势。针对空间目标探测,建立了空间目标探测信噪比和探测距离模型。针对模型中影响最大的材料特性,测量了典型卫星材料、太阳翼电池材料等紫外和可见光段的光谱反射率,也分析了模型中探测器和深空背景等其它影响因素。以“实践五号”和“天网5D”卫星为例,验证了紫外在太阳翼探测上的确存在显著优势。结果表明,相对于卫星主体可见光探测,太阳翼紫外探测信噪比增强1.3~1.6倍,由紫外和可见光复合探测距离可提升1.5~1.8倍。并且紫外在临边、掩星模式下,以及卫星变轨中发动机尾焰的探测中较可见光具有明显技术优势,因而紫外探测在空间目标探测中具有明显的费效比和探测能力优势。

基于非负矩阵分解的中红外地表特性光谱重建方法

在中红外遥感领域,高光谱地表反射率/发射率等地表特性具有极高的应用价值和应用需求,但利用卫星遥感手段难以获取吸收波段的高光谱地表反射/发射特性,且通过光谱重建获取全波段的地表特性方法仍存在很多问题。为解决中红外全波段地表特性光谱重建所面临的难题,基于约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University,JHU)地物波谱库和中分辨率成像光谱仪(MODIS)短波红外和中红外地表多光谱卫星产品,提出了一种利用非负矩阵分解(NMF)重建高光谱地表反射率的方法,对2.5~5.0μm中红外光谱范围内的地表反射/发射率进行光谱重建,重建后的光谱分辨率可达10 nm。首先基于JHU地物波谱库选取4种典型地物类型(土壤、植被、人造材料和岩石),建立地物光谱库样本信息,再利用MODIS传感器光谱响应函数,根据等效计算公式将2.0~5.0μm波段范围反射率结果重采样到10 nm光谱间隔、共301个波段,得到JHU地表反射率光谱数据集。对光谱数据集进行非负矩阵分解处理,提取4条端元向量光谱曲线,结合MODIS短波红外和中红外4个波段(2.13、3.75、3.96和4.05μm)的全球月均地表反射率/发射率产品,可计算每个像元对应的权重系数向量,从而进行任意波段的光谱重建,得到全球范围内陆地5 km×5 km分辨率的月均地表反射率重建结果。同时为综合评价该光谱重建方法,从光谱数据集中提取MODIS短波红外和中红外4个波段(2.13、3.75、3.96和4.05μm)的子数据集,计算对应的权重系数向量,进行2.0~5.0μm光谱范围内的全波段的反射率光谱重建。重建结果对应的平均绝对误差优于0.01,平均相对误差优于10%,在只有MODIS卫星4个波段数据可用的低秩病态的情况下,可较好地满足光谱重建的精度要求。并且为满足重建结果可视化需求,基于网络地理信息系统(WebGIS)技术,利用Cesium框架,采用浏览器/服务器架构,搭建了二三维一体化可视化系统,将卫星底图、地形数据与光谱重建结果等集成展示,从而进行直观的多因素分析,为卫星产品的展示与验证提供支撑。

基于偏振微面元理论的红外偏振特性研究

针对基于金属线栅偏振片的红外偏振成像系统组成,需要考虑目标、大气、天空、偏振片的反射和自身辐射的影响,进而有效分析进入成像系统的红外偏振辐射组成。文章通过偏振微面元理论的散射函数模型,推导红外偏振辐射传输方程的Stokes表达式,得出红外偏振信息(偏振度、偏振角)与目标表面粗糙度、折射率、反射和观测角度等参数的数学模型,通过合理简化偏振信息表达式,仿真得出某材料的偏振度曲线与文献中实测数据基本一致,为进一步提高红外偏振成像系统的探测性提供理论依据和技术支持。

一种典型体目标电磁散射特性分类方法研究

针对雷达目标特性研究中目标分类识别需求,因复杂目标散射特性可等效为多类型体目标单元散射特性的合成,进而采用单元目标历程图数据训练神经网络(CNN)的方法,用以完成对平板、二面角、三面角、圆柱、圆形顶帽等5类典型体目标的分类识别。其中设计了基于历程图数据训练CNN方法及流程,构建了典型仿真案例,实现了训练准确率为99%,验证准确率为97%,且在测试集上表现良好。设计方法能够准确完成典型体目标分类识别,为进一步开展复杂目标分类识别研究提供一种新的思路。

非二氧化碳温室气体氧化亚氮的卫星遥感研究综述

氧化亚氮(N_(2)O)已成为全球第三大温室气体,氮氧化物污染与治理也成为我国“十四五”生态环保工作重点,气候变化评估与环境保护均对N_(2)O卫星遥感提出了较高的要求.本文回顾了N_(2)O卫星遥感的主要进展,卫星载荷方面,从天底、临边、掩星3种观测方式介绍了N_(2)O卫星观测的历史进程;反演算法方面,根据观测方式的不同分别介绍了最优估计算法、剥洋葱算法、差分光学吸收光谱法.相较于国际上N_(2)O卫星遥感起步早且已具备了较为成熟的理论和技术,我国的N_(2)O卫星遥感监测能力还有较大的发展空间.本文通过对研究现状的梳理和总结,提出了N_(2)O卫星遥感的发展趋势和建议,并对未来发展前景进行了展望.

缩比目标特性研究型微波无反射室

目前世界上微波无反射室的数量已不少,但是,专门从事缩比目标特性研究的并不算多。本文以北京环境特性研究所的微波无反射室为例,说明大型高性能缩比目标特性研究使用的微波无反射室的设计特点、性能指标、实际应用技术等,同时使读者对当前微波无反射室的技术现状有个总体印象。

不同能源策略下北京市私有机动车辆CO_(2)排放系统仿真模拟

在全球气候变暖的背景下,低碳排放已经成为公众关注的焦点。为减少北京市私有机动车辆的碳排放,需要研究不同能源策略下北京市私人所有车辆碳排放趋势。对北京市私有车辆的碳排放特性进行了深入的研究,通过收集北京市私有车辆数量、车辆能源消耗、能源排放因子以及电力生产排放等数据,使用系统动力学方法建立了北京市私人乘用车、私人货运车辆以及其他用途车辆碳排放模型,重点研究了2030—2060年的碳排放情况。模型计算了基准情景、燃料替代情景、清洁能源情景和燃料替代与清洁能源双重实施情景下2010—2060年间北京市私有机动车辆的碳排放量。研究结果显示:4种情景下都能实现碳达峰,但在现有规划下,基准情景很难在2030年实现碳达峰,而其他情景则能加速碳达峰的到来;到2060年时,与基准情景相比,清洁能源情景减少了5.7%的碳排放量,燃料替代情景减少了20.0%的碳排放量,燃料替代与清洁能源双重实施情景减少了34.3%的碳排放量;单独从能源消费端实施燃料替代行动比单独从能源生产端实施清洁能源行动更有效,但双重实施情景的碳减排效果超过了两者单独实施情景之和,产生了协同效应。敏感性分析显示,能源消费端燃料替代、能源生产端清洁能源发电以及柴油机和汽油机的燃烧效率是影响碳排放的主要因素。研究结果可为决策者提供有启发的信息,推动北京市未来的能源和交通领域实现低碳发展,为北京市能源和交通领域的碳排放研究提供新的视角。

军工企业产业化发展中多种保密资质的融合研究

军工企业在大力推进产业化发展的过程中,越来越深入地参与到市场竞争中,涉及的项目招标单位包括军队、政府、涉密单位以及一些民营企业等。招标方为了保证项目实施过程中涉及的国家秘密、工作秘密等信息安全,通常要求投标单位具有武器装备科研生产单位保密资质或涉密信息系统集成资质等保密资质,因此,军工企业对于取得并维护多种保密资质的需求变得越来越强烈。

国防科技工业科研经费审计问题与对策研究

为了贯彻创新驱动发展战略,促进国防和军队现代化建设,全面推进国防科技工业高质量发展,2019年2月18日,财政部、工业和信息化部以及国防科工局联合印发了《国防科技工业科研经费管理办法》。该项办法的发布对国防科技工业科研项目的经费管理包括预决算、过程管理和绩效考核等提出了新的要求。并对比新、旧办法下科研项目执行过程中常见费用成本核算差异,结合工作实践探讨科研经费审计中需重点关注的事项和科研项目承研单位容易发生的问题,提出相应的科研项目管理建议,确保顺利通过科研项目验收的决算审计。

基于宽带极化纯度估计的极化测量定标修正

对扩展目标极化散射特性进行测量时,通常期望精确获得宽带高分辨条件下目标各散射中心的极化特征信息,但由于各极化分量散射的信号对测试系统的正交极化通道存在能量泄漏,会严重影响较弱的极化散射分量的测量准确性。基于极化散射测量定标原理与宽带高分辨极化测量表征模型,分析了干扰量的产生原因以及对散射中心测试结果的影响机理,提出了一种基于宽带正交极化纯度估计进而修正复杂目标极化测量结果的方法,并通过对金属球、金属二面角组合和类弹头金属模型3类典型目标的实测,验证了其有效性。

新形势下国有企业职工福利工作问题研究

完善的福利体系对吸引和保留人才非常重要,福利项目设计得好,不仅能给职工带来方便,解除后顾之忧,增加对企业的忠诚,而且通过与薪酬进行合理搭配,能有效降低人工成本,还能提高企业的社会声望。目前,我国国有企业普遍存在着如何吸引和留住人才的问题,做好职工福利工作对解决这一问题具有十分重要的意义。本文通过分析新形势对国有企业职工福利工作的影响,深入挖掘新形势下国有企业职工福利存在的问题,同时提出了提升国有企业职工福利工作的途径。

基于局部密度聚类的雷达目标散射中心区域分割

散射中心是描述雷达目标高频散射机理的重要特征,准确提取雷达目标散射中心参数对解析雷达目标有着极其重要的研究意义。为了提高散射中心参数计算速度,通常将整幅合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像分解为多个包含散射中心的小区域,对每个小区域分别进行特征提取和参数计算。根据雷达目标散射中心的特点,提出了一种基于局部密度聚类的雷达目标散射中心区域分割技术。首先,对雷达图像进行Frost滤波、基于水平集方法(level set method,LSM)的图像分割和面积滤波的一系列图像预处理获得目标感兴趣(region of interest,ROI)区域,然后对预处理后的图像利用局部密度聚类算法检测散射中心并进行区域分割。实验中,采用模拟数据和真实数据对所提方法和传统图像分割算法展开数值实验,实验结果验证了所提方法在雷达目标散射中心区域分割的有效性和优越性。

目标表面发射率对红外辐射偏振特性的影响分析

偏振探测不仅可以获得目标的光谱、强度、偏振态以及空间几何形状等参数,还可以获得更丰富的目标信息,有利于改善对目标的探测和识别能力。红外辐射偏振成像是近年来发展起来的一种新的红外探测技术,主要通过目标与场景的红外辐射偏振特性差异进行目标探测与识别。但由于红外辐射偏振信息在传输过程中,其偏振态会受到传输介质的影响,而通常基于实验分析总结目标红外偏振特性的方法难以对偏振传输过程中的影响因素进行估计,也不能定量描述各相关参数对于红外偏振信息的影响。通过微面元理论的双向反射分布函数模型,建立了基于偏振双向反射分布函数的红外辐射偏振传输方程,推导分析了目标表面发射率对红外辐射偏振度的影响,结果表明:目标表面发射率对目标红外偏振度影响可以忽略;在理论分析基础上,有针对性的开展红外光谱偏振探测试验,试验数据分析与理论推导结论吻合。这表明:材料表面发射率的变化不影响目标表面的红外辐射偏振度。该研究成果有利于提高红外伪装探测的目标识别效率,可为进一步提高红外偏振成像系统的伪装目标探测提供新的途径和方法,如在伪装目标探测识别中,通过探测其表面的红外辐射偏振特性的改变实现伪装目标识别探测。

雷达属性散射中心的快速目标分类和参数估计

雷达属性散射中心模型的属性参数能够提供目标更为丰富的重要信息,属性散射中心参数估计对解析雷达目标有着极其重要的研究意义。针对雷达属性散射中心模型,提出了基于深度学习的雷达属性散射中心快速目标分类和参数估计的技术。首先利用ViT(vision transformer)深度学习网络将雷达属性散射中心分类为局部式和分布式两类,然后基于TS2Vec框架构建针对属性散射中心参数估计的卷积神经网络(convolutional neural network for attribute scattering centers,ASCNN),最后分别对两种数据进行训练以实现局部式和分布式属性散射中心的参数估计。基于属性散射中心模型展开数值实验,实验结果表明,该方法对雷达属性散射中心目标分类的准确率高达99%以上;雷达属性散射中心参数估计的速度超过传统方法的10000倍以上,且精度更高,验证了所提方法的有效性和优越性。

长波红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法

光谱偏振探测可以综合获得目标的光谱、强度、偏振态等参数,有利于改善对目标的探测和识别能力。本文介绍了基于红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法,搭建了长波红外高光谱偏振测量系统,开展了对两类伪装目标在不同温度下的高光谱偏振成像实验,获取了有效的实验数据并进行处理分析。结果表明:两类伪装目标即使涂覆相同的表面涂料,但受基底材料的热传导率影响,在相同温度差异下红外偏振特性的提升量明显大于辐射亮度,并有着温差越大偏振特性提升量差异越大的规律,同时显示出波段选择性。利用两类伪装目标偏振特性提升量的差异,有效解决相同温度下伪装目标无法识别的难题。

基于低对比度红外图像时空信息的气体泄漏检测

气体泄漏事故造成的危害是多方面的,如环境污染、人员财产损失、火灾爆炸。红外热成像作为可实现大范围快速成像的定性探测技术被广泛使用,相比一般红外图像,气体红外图像的对比度更低,边缘更加模糊,不易识别。针对上述问题,本文提出一种基于混合高斯背景建模的低对比度气体红外图像泄漏检测方法。首先,在预处理阶段,提出时域自适应帧间滤波算法实现红外图像的降噪和细节保持;然后,基于空域信息和梯度信息约束,提出时空混合高斯背景模型实现泄漏气体目标的前景的初步提取;最后,为更好地去除前景检测中干扰的运动目标,利用改进的快速鲁棒的模糊C均值聚类方法实现气体区域的自适应分割。实验结果表明,在5 m的泄漏距离下,该检测算法可有效提高准确率,弥补气体区域空洞问题,降低其他运动物体的干扰,气体泄漏检测准确率在92.3%~96.3%,与其他算法相比具有显著的抗干扰和区域分割能力。

基于黑体红外偏振特性的定量分析探索

通过基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型,推导分析了物体表面红外辐射偏振传输方程的Stokes表达式,得出物体表面红外线偏振度与表面反射率(发射率)、波长、探测角度以及波长、目标与背景辐射差异等参数的数学关系;针对环境因素对红外偏振度的影响,开展了不同材质以及标准黑体的中、长波红外偏振成像及红外高光谱偏振成像实验,结果表明:黑体表面的红外偏振度与波长不相关,进而提出以标准黑体红外偏振特性作为溯源基准进行红外偏振定量处理的方法.

复杂飞行目标电磁散射特性及计算

本文讨论了复杂飞行目标电磁散射分析及计算的一种方法．利用曲面拟合法对目标几何外形进行拟合，以样条函数拟合目标外形，并进行分元，利用物理光学近似技术求解每一分元的散射场，经相位综合，求得目标总射场，数学模型和实例证明了方法的正确性，文中讨论限于全金属导体目标的单站散射情况．