共形阵列天线超宽频带波达方向实时估计

为了解决航天飞行器系统中共形阵列天线超宽频带测向问题,提出了基于共形阵列天线的任意基线实时测向算法。该算法使用轮换比对的方法实现无模糊测向,将任意基线算法扩展到三维阵列中,结合虚拟基线方法,利用子阵分割技术和矩阵求逆的方法来获得二维方位角和俯仰角信息。最后通过仿真实验对比了基于对数周期天线的立体阵列和基于平面螺旋天线的平面阵列,验证了所提方法的有效性。结果表明:所提算法在相同频率下具有相近的解模糊概率,在相同信噪比下具有较高的测角精度。

基于柱面共形阵列天线的快速波达方向估计

由于共形天线载体曲率不同,阵列中每个阵元的方向图的指向各不相同,这导致了阵列中各个阵元极化特性(polarization diversity,PD)的差异。因此,共形阵列天线的数学模型中考虑了不同阵元的极化特性。共形阵列实现波达方向(direction of arrival,DOA)估计的过程中,主要难点在于信源方位参数与极化状态的去"耦合"。本文利用圆柱的单曲率特性,通过合理摆放子阵中的天线阵元,结合传播算子方法(propagator method,PM)和子阵分割技术,提出了一种适合于柱面共形阵列的DOA估计方法。本文的DOA估计算法不需要天线单元方向图的任何信息,不需要谱峰搜索和参数配对,计算量较小。最后通过Monte-Carlo仿真实验验证了本文算法的有效性。

基于图割和模糊连接度的交互式舰船红外图像分割方法

针对舰船红外图像分割中的低对比度、边缘模糊和目标灰度不均匀问题,提出了基于图割和模糊连接度的交互式图像分割方法.交互方式为矩形笔刷,选择目标和背景种子点.分割方法为基于图割的图像分割方法,引入模糊连接度来计算图割的似然能,给出了模糊连接度权重的自动确定方法,提出了基于直方图分解的高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)成分个数和参数估计方法.仿真结果表明,新方法可实现各种复杂环境下舰船红外图像目标的有效分割.

近海面折射效应对红外探测距离的影响

基于近海面海气通量算法与抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型,评估最大探测距离(MIVR),阐释蜃影出现的机制.通过数值分析以及海上对比试验验证,在相同的风速条件下,MIVR会随海气温差(ΔT)的减小而减小;当海气温差ΔT不变时,随着风速的增大,MIVR逐渐减小;ΔT越小,MIVR的递减量越趋于平缓;MIVR与高度位置的对应关系几乎是一条标准的斜线,且MIVR随着高度参数的减小而递减;通过实际海上试验验证,模型评估MIVR的准确率较高.

负折射对海上光电传播特征的影响分析

由于可见光、红外等光电设备对近海面(50 m范围内)的低空目标进行跟踪探测时受大气折射效应影响显著,导致探测距离增大或缩短,伴随出现多目标现象,增加了系统的虚警概率,干扰目标的跟踪。基于近海面海气通量算法与射线跟踪算法建立海上光电传播特征评估模型,并利用2009年12月在黄海北部某海域开展的负折射环境下光电探测的实验数据,实时评估了负折射特征高度、最大探测距离等关键参数,仿真模拟了海上多目标图像,验证了模型的性能。结果表明:利用实时海洋气象环境信息,模型可以较准确地评估最大探测距离,并能模拟不同距离上的目标图像,为海上光电系统提供了有效的环境保障信息。

近海面大气折射对红外探测距离的影响

基于几何光学和抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型,计算最大探测距离(MIVR),并分析蜃影出现的成因。通过数值分析及海上试验的对比验证,结果表明:在相同的风速条件下,MIVR会随海气温差的增大而减小;当海气温差不变时,随着风速的增大,MIVR逐渐减小;海气温差越大,MIVR的递减量越趋于平缓;MIVR与高度位置的对应关系几乎是一条标准的直线,且MIVR随着高度参数的减小而递减;通过与试验数据的对比,模型评估MIVR的准确率较高。

舰船尾流红外图像边界检测方法

由于舰船尾流与周围未扰动的海水相比温差较小且无明显轮廓,导致舰船尾流红外图像成像模糊、对比度低,难以提取其边缘信息。文中根据舰船尾流及其红外图像的特点,提出了一种利用动态纹理和数学形态学检测尾流边界的方法。首先,利用动态纹理分割方法对舰船尾流红外图像序列进行了预分割。然后,采用Canny算子对尾流区进行边缘提取。对提取的边缘利用形态学的方法进行膨胀、标记和选择,提取了真正的尾流边界。实验结果表明:该方法对舰船尾流红外图像序列进行处理,能够有效的提取尾流的边界,取得了较好的处理效果。

基于MUSIC功率谱估计的直升机空中信号分析

针对直升机飞行的辐射噪声特征谱线进行分析,提出一种基于MUSIC算法的直升机声信号处理方法。首先阐述MUSIC谱估计方法,然后针对实测不同机型直升机的飞行辐射噪声数据,分别进行MUSIC算法和传统方法的频谱分析,对得到的结果进行分析比较,数据处理结果表明MUSIC算法能够抑制噪声,明显改善信噪比,并能够更为细致地体现直升机声信号的谐波特性。

典型波导条件下多极子声场特性仿真与分析

针对复杂的舰船辐射噪声,本文基于指向性声源声场势函数的球面多极子级数展开方法,建立参数化点源模型。模型将声场表示为空间共点的不同阶次多极子叠加的形式,对Pekeris波导条件下3种多极子声源的传输特性进行仿真,并对仿真得到的声场衰减规律进行对比分析。结果表明:海洋声学参数相同的情况下,水平偶极子表现出和单极子相同的声场特性;垂直偶极子在近距离能够表现出偶极子方向特性,较远距离时比前两者衰减更快;偶极子声源声场随接收点与声源之间的夹角θ变化。

近海面异常折射对光电探测目标特征的影响分析

由于可见光和红外等光电设备对近海面(50m范围内)的低空目标如海上舰船、掠海导弹和低空飞机进行跟踪探测时,受到大气折射效应影响显著,可导致探测距离的增大或者缩短,尤其是出现的蜃影现象,将增加系统的虚警概率,干扰对目标的跟踪。基于近海面海气通量算法与射线跟踪算法建立海上光电传输特征评估模型,并利用2009年11～12月在北黄海某海域开展的海上光电探测实验数据,实时评估了特征折射高度,最大探测距离等关键参数,仿真模拟了海上多目标图像,验证了模型的性能。结果表明,基于实时海洋气象环境信息,模型评估最大探测距离准确率较高,并且可以较准确地模拟不同距离上的目标图像。

基于粗精交互融合和迭代图割的舰船可见光图像分割方法

在深入分析典型图割算法的基础上,提出了一种基于粗精交互融合和迭代图割的舰船可见光图像分割方法,主要包括矩形包围盒式的粗交互、基于高斯混合模型的迭代图割、多边形编辑式的精交互和窄带区域内的图割优化。仿真结果表明,本文方法基本达到了预期目标,交互少、分割效果好,可满足后续特征提取和目标识别的需求。