复杂探测背景下的LFMCW雷达动目标二维检测方法

为了提高线性调频连续波雷达在复杂探测背景下的动目标检测能力,分析了线性调频连续波雷达回波信号的一维和二维频谱特点,提出了一种基于二维信号变换的动目标检测处理方法.该方法对雷达回波信号进行距离-速度二维变换,将变换结果作为二维恒虚警检测器的输入参考单元来检测淹没在一维距离谱中的运动目标,降低了复杂探测背景对动目标检测的影响,并在目标检测后利用二维变换信息提取了目标距离、速度和方位角度,测量了目标运动轨迹.

光子计数模式下的目标探测与成像

当光微弱到以单个光子发射时,成像系统只有利用光子计数模式才能探测到单光子信息。采用基于碰撞电离效应的全固态雪崩光电二极管作为探测元件,构成微光环境下的光子计数成像实验系统。该系统的硬件主要由雪崩光电二极管构成的单光子计数器、计算机、微光照度计、2维电控导轨、控制器、暗箱等组成。控制器的软件在Altera公司Quartus环境下设计,主要完成导轨运动的控制;上位机软件采用VC++编程实现系统的数据采集处理、系统功能控制和光子计数图像显示等。该系统为全固态结构,工作电压小于35V,暗计数率小于4 Hz。所建光子计数成像系统在10-5lx微光环境下实现了目标的探测成像。

用于APD激光探测的电荷灵敏前置放大器设计

雪崩光电二极管(APD)作为探测元件实现光电转换广泛应用于激光脉冲探测技术中。前置放大器是影响APD激光脉冲探测系统好坏的关键因素,前置放大器的信噪比决定了整个探测系统的信噪比优劣。提出了电荷灵敏前置放大器应用于APD激光脉冲探测系统以提高探测距离和探测精度的方法。讨论了激光脉冲探测技术和APD特性,在此基础上设计了以结型场效应管和集成运放为主要器件的低噪声电荷灵敏前置放大器电路并对设计电路进行了实验分析。实验结果表明:将电荷灵敏前置放大器应用于APD激光脉冲探测系统可以有效提高系统的信噪比,改善激光探测性能。

布里渊散射在水下激光成像探测中的应用

水下光电成像探测是声纳技术的一种有效补充,然而水下激光成像的后向散射效应严重影响了水下光电成像探测的分辨能力与探测距离。基于激光水下传输的布里渊散射理论,分析了蓝绿激光及其布里渊散射水下传输特性,研究了基于光子晶体滤波器的布里渊散射频移检出技术,设计了同步扫描布里渊散射水下成像装置以及距离选通布里渊散射水下成像装置,以布里渊散射频移的空间分布替代场景反射光强度的空间分布进行水下成像探测,高效抑制水下激光成像后向散射噪声,提高成像探测的作用距离。布里渊散射水下激光成像探测机理的探索将为水下目标光电成像探测技术的发展开辟新的途径。

基于光流估计和自适应背景抑制的弱小目标检测

针对复杂云背景下的弱小目标探测,提出了一种基于光流估计和自适应背景抑制相结合的弱小目标检测算法.首先根据红外图像中云的移动规律,对云背景下的红外图像进行光流分析,提取运动云区.在光流场的计算中结合了云运动的特点以及光流方程的两个约束条件,对传统的基于梯度的光流法予以改进.同时发现移动云区对目标探测的影响较大,为了抑制移动云区对弱小目标的干扰,提出了自适应抑制复杂背景的算法,在光流场分析提取的移动云区中,利用代表背景复杂程度的背景因子,自适应调整分割阈值,抑制复杂背景的干扰.这样只在容易引起虚警的移动云区进行背景抑制处理,简化了计算量,降低了云区对弱小目标的干扰,减少了虚警和误判.实验结果表明该算法可以显著减少云区造成的虚警,并且能够探测出弱小目标.

基于背景分类的弱小目标检测算法

为了降低复杂背景对弱小目标探测的影响,本文提出了一种基于背景分类的弱小目标检测算法。背景分类的依据是背景的复杂度,本文用熵运算估计背景的复杂程度,同时为了简化算法,采用多分辨率的小波变换。再用模糊数学中的隶属度函数映射到模糊特征平面,作为背景因子图像。接着对背景因子图像进行最大熵阈值分割,将复杂的地面背景与平坦的天空背景区分开来,实现了背景分类。再在罗宾逊滤波预处理后的图像基础上,争对两类背景的特性分别进行阈值分割,提取目标,从而削弱复杂背景对弱小目标探测的影响。最后实验结果表明该算法可以降低复杂背景对弱小目标的干扰,提高被复杂背景淹没的弱小目标的探测率。

改进的联合概率数据关联算法(JPDA)对红外目标与诱饵的辨别

红外诱饵干扰作为常见的影响红外跟踪能力的干扰手段发展的越来越先进,如何有效的排除红外诱饵的干扰一直是红外目标跟踪的难题。文中在研究了红外目标与诱饵干扰的特征差异的基础上,首次提出了将多目标跟踪策略应用于红外抗干扰跟踪中,建立了一种可以融合多个特征的改进型联合概率数据关联(JPDA)的数据关联算法。最后,利用该算法对抗干扰过程进行了仿真,仿真结果表明:与现有的抗干扰手段相比,该数据关联方法对解决红外干扰形成的假目标、目标遮挡等红外目标识别的难题,不仅实时性好,而且准确率高。

基于复滤波器组的红外弱小目标检测算法

为了有效抑制复杂背景的干扰,降低复杂背景所带来的虚警,提高目标检测的信噪比,提出了一种基于复滤波器组的红外弱小目标检测算法。分析了复杂背景下带有弱小目标的红外图像中复杂背景和弱小目标图像各自的频谱特性,并引入了分频段处理的思想。比较了各种滤波器的性能,并选用了基于复小波的滤波器组,用该滤波器组将红外弱小目标图像分解到各个子频域;对分解后的各频段图像分别进行基于罗宾逊滤波的目标检测处理,提取各频段图像中的奇异点;根据目标图像和背景图像的频谱特性的定量分析结果,选取合适的权值,将各频段检测的结果进行加权融合,得到最终的处理效果。实验结果表明:弱小目标检测方法较之于传统的不分频段的高通滤波处理方式可以获得更高的信噪比,目标得到明显的增强,背景杂波得到更有效的抑制,各项探测指标均更优。

基于风险估计的弱小目标恒虚警检测

复杂背景下的红外弱小目标检测是目标探测领域的一个难题。为了有效抑制复杂背景的干扰,降低复杂背景所带来的虚警,提出了一种基于风险估计的恒虚警检测方法。首先,分析了背景分布的统计方法,对传统的正态分布统计方法予以改进,对滤波后的图像做局部灰度的分布统计,从而更准确地描述背景图像的分布规律。然后,在传统的恒虚警算法中加入风险估计,将背景复杂度作为风险估计判断依据,利用风险估计自适应调整分割阈值,从而达到抑制背景干扰、减少虚警和误判的目的。最后,实验结果表明:该算法可以显著减少复杂背景造成的虚警,并保证能够有效探测出弱小目标。

一种基于OpenCV实现的运动目标检测算法的研究

序列图像中的运动目标检测是数字图像处理与识别以及计算机视觉领域研究的主要内容之一,在视觉监控系统、医学图像分析、工业检测以及军事等领域中都有应用。文章重点对运动目标检测的算法进行了讨论,通过分析和比较三种常用运动目标检测的算法,提出了一种使用改进的背景更新算法检测运动目标的方法,并利用Intel公司开发的OpenCV提供的函数库进行测试。结果表明利用该方法可以稳定地提取背景图像,抑制运动目标对背景的干扰,有效地提高了运动目标的检测概率。

复合目标源模拟器控制系统的研制

介绍了一种微波与红外复合目标源模拟器的控制系统。研制了手持发送设备和接收控制箱,无线遥控调节微波源的工作状态参数以及红外源的辐射功率。复合目标源控制系统设计采用了射频芯片nRF24E1与现场可编程门阵列(FPGA)的组合,微波源和红外源独立工作,用户可随时遥控制作调制信号(脉宽和频率可调),也可以调节红外源的辐射功率大小,从而模拟不同距离上的目标。实验结果表明:该控制系统能够模拟目标反射雷达电磁波和弹目距离目标源的辐射通量的变化,系统稳定,具有较高的实用性。

利用相对极化散射矩阵对目标进行分类的研究

在目标极化散射的经典理论基础上,根据单站雷达收发信号的特点提出了一种新颖的便于测量和计算的目标相对极化散射矩阵,并运用广义逆矩阵理论给出了该矩阵求解的方法。相关实验结果证明,通过计算目标相对极化散射矩阵可以快速有效地实现对目标的初步分类。

获取目标最佳极化算法的FPGA实现

根据带门限的序列Jacobi方法,提出了一种实时获取目标最佳极化的FPGA实现方法。该方法精简了对待求矩阵最大非对角元素的搜索过程,并在FPGA中采用并行结构的运算模块设计,优化了有限状态机(FSM)的执行时序,从而避免了CORDIC算法繁琐的迭代过程,减少了程序运行时间。FPGA实现结果表明,该方法的执行速度比CORDIC算法至少提高了21%,具有较高的实时性。

毫米波数字阵列雷达中多目标来波方向估计

传统的MUSIC算法只适用于波源数小于阵元数的正交信号,如果波源数超出阵元数则无法获得精确的测向结果。本文研究了内插阵列变换及空间平滑的改进的MUSIC算法。首先对传统的MUSIC算法中可测波源数与阵元数之间的关系进行了仿真,同时分析了基于内插阵列变换及空间平滑算法的DOA估计,并对此改进方法进行仿真。仿真结果表明改进后的算法在信号源数大于阵元数时,依然能较精确的测得来波方向。

距离选通成像实现过程中若干问题的探讨

距离选通成像是解决水下激光微光成像后向散射噪声行之有效的方法之一。距离选通成像系统中蓝绿激光光源的脉冲特性、单脉冲能量及选通成像器件的选通性能将决定距离选通成像的距离分辨、探测距离等性能;距离选通成像过程中选通控制器与选通像增强器的直接电连接,将产生严重的干扰脉冲,影响距离选通成像的实现。在分析距离选通成像机理及距离选通水下成像系统方案的基础上,研究确定了蓝绿激光光源和选通成像器件的性能要求及技术指标;提出了激光脉冲同步距离选通成像方法,有效解决了距离选通成像中的干扰现象。在由国产蓝绿激光光源及选通像增强器构成的水下激光微光成像实验平台上实现了稳定的距离选通成像。

基于环境温度的红外焦平面阵列非均匀性校正

分析了环境变化对红外焦平面阵列信号输出的影响,提出了一种基于环境温度和目标温度的非均匀性校正算法.利用UL01011凝视型红外探测器进行信号采集,根据最小二乘原理建立了焦平面探测单元的指数响应模型.最后,利用该模型进行非均匀性校正.实验表明,算法能在较宽的环境温度范围,准确预测焦平面探测单元的响应,有效提高了非均匀性校正的精度.

红外焦平面微扫描空间分辨性能分析与估算

受器件水平的限制,国内红外焦平面热像仪的空间分辨能力较国外先进产品尚有不小的差距。依据John Johnson准则,结合红外焦平面热像仪的调制传递函数(MTF)与最小可分辨温差(MRTD)的分析,发现当前国内应用最广的320×240像元红外焦平面热像仪的空间分辨能力与32元CMT热像仪存在一定的差距,其原因是红外焦平面热成像系统的空间分辨能力由MTF与MRTD联合决定,而非取决于焦平面探测单元尺寸决定的几何极限;分析了采用插值等电子变倍的方法实现像素的倍增,以提高红外焦平面热成像系统空间分辨性能的可行性;并对辐条状图案进行了仿真实验,结果表明:虚拟微扫描及微扫描技术能有效提高红外焦平面热像仪的空间分辨能力。

一种对称三角线性调频连续波雷达的校正算法

FFT变换的分辨率和栅栏效应会对系统测速、测距精度造成影响,实际应用中需要对线性调频连续波(LFMCW)雷达回波处理结果进行频域校正。分析了对称三角线性调频连续波雷达二维FFT测距、测速以及去耦合原理,提出了一种频域校正方法,该方法对雷达回波信号进行二维信号处理并对信号处理结果分别进行校正,消除了多普勒频移不敏感目标的距离速度耦合现象和FFT变换栅栏效应对系统测量精度的影响,从而提高测距、测速精度。仿真和试验结果证明了算法的有效性。

基于配准的红外焦平面阵列条纹非均匀性校正

条纹非均匀性是线扫红外焦平面阵列和非制冷凝视型红外焦平面阵列成像系统中一种特殊的固定图案噪声.分析了其产生的原因,提出了一种基于亮度恒定假设和配准的条纹非均匀性校正算法.根据相邻两帧获得亮度均方误差函数,最后通过最小化全局亮度均方误差函数得到全局最优解作为非均匀性校正的参数.实验结果表明,该算法能够在几帧内达到较好的收敛,且计算简单,有效提高了条纹非均匀性的校正效果.

小型化激光近炸引信技术研究

小型化是激光近炸引信的关键技术和发展趋势。从激光近炸引信的工作原理出发,分别从引信体制选择、光电探测器选取、光学结构、电路系统4个方面研究了小型化的设计要求并提出了设计方案:采用距离选通与脉冲激光测距相结合的定距体制、雪崩光电二极管光电探测、接收光学系统内嵌发射光学系统的光学结构以及基于ARM核微控制器和时间数字转换器的电路系统。将设计方案付诸实施,静态实验测试结果表明:系统具备小尺寸、低功耗、高精度、一定抗干扰能力的特性,符合激光近炸引信的小型化设计需求。