2024年第0卷第10期文章目次

2024, 46(10):1-7.

[摘要](2282) [HTML](0) [PDF 14.41 M](53)

摘要:
前视阵列合成孔径雷达(SAR)成像可实现对前视盲区的二维分辨,在武器制导等军事领域极具应用价值。然而在特殊几何模型下,距离方位高度耦合且存在方位空变,这使得前视高分宽幅成像极具挑战。文中基于前视阵列SAR成像几何构型,推导了距离多普勒域的精确回波信号模型,通过解线性频调以及Keystone的方法实现距离方位二维解耦(RCM)校正。在此基础上,文中方法将目标多普勒频率在时间上进行一次以及二次分解,并通过重采样实现线性多普勒频率插值,消除每个距离单元中的方位空变残余相位误差,实现空变补偿。最后,通过方位聚焦以及波束形成获取了良好聚焦的前视阵列SAR无模糊图像,通过点目标以及面目标的仿真实验验证了所提方法能够有效实现前视阵列SAR解模糊成像。

2 中轨SAR 舰船动目标特性分析与定位技术

闫　群，孙光才，刘文康，兰朋伟，朱元凯，邢孟道

2024, 46(10):8-15.

[摘要](2515) [HTML](0) [PDF 9.94 M](51)

摘要:
针对中轨合成孔径雷达(SAR)单通道模式下舰船动目标成像特性进行了分析。相比于低轨SAR,中轨SAR 系统脉冲重复频率较低,舰船动目标成像极易发生模糊,且模糊像相距较远。在动目标定位处理中,为了获取动目标信号的完整方位包络以实现定位参数的准确估计,需要直接截取包含全部模糊像的切片图像,这会增加方位处理数据量,对于实时处理是一个巨大的挑战。因此,文中基于检测后的单模糊目标切片图像,提出了一种处理方法来完成动目标的精确定位。仿真实验表明,所提出的处理方法能够有效减少处理数据量,实现动目标的精确定位。

3 天基ISAR 空间目标的去斜回波相参性恢复方法及其基于FPGA 的快速实现技术

朱　奥，符吉祥，田　娇，贺新异，朱元凯，孙光才，邢孟道

2024, 46(10):16-25.

[摘要](2459) [HTML](0) [PDF 23.76 M](51)

摘要:
逆合成孔径雷达(ISAR)具备二维高分辨成像能力,可实现对空间目标的高精度探测和监视。相比于地基ISAR,天基ISAR 能够对空间目标进行更灵活、更大范围的探测成像,为实现空间态势感知提供有利支撑。去斜接收回波体制可以大幅降低采样率,减轻系统硬件负担,现有ISAR 系统通常采用此种方式。然而在观测时间内空间目标相对于星载ISAR的相对斜距变化大,雷达需要不断改变录取波门以保证对空间高速目标的稳定跟踪,这严重破坏了雷达回波的相参性。同时,星载ISAR 相对空间目标的复杂运动几何导致运动补偿精度下降。针对空间目标ISAR 成像问题,文中提出了一种去斜回波相参性恢复方法,此方法可以逐脉冲处理回波,能有效恢复不同距离波门的回波相参性,并利用估计的参数对回波进行精确的运动补偿。基于此方法,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列的去斜接收相参性恢复快速实现方案。仿真实验验证了所提方法及其现场可编程逻辑门阵列实现方案的有效性。

4 基于机载SAR 成像场景评估的惯导标定技术

聂　松，庄　龙，李　磊

2024, 46(10):26-31.

[摘要](2334) [HTML](0) [PDF 6.92 M](32)

摘要:
针对机载惯导航向角度误差大引起的机载合成孔径雷达(SAR)成像指向偏差问题,提出了基于机载SAR 成像场景评估的惯导标定技术。该技术通过SAR 成像均匀场景高分辨结果的数据挖掘,结合雷达天线方向图有效完成指向误差提取;并在此基础上结合惯导杆臂模型与卡尔曼滤波处理,完成惯导安装角度误差精准估计与补偿,最终通过实测数据有效验证了惯导角度误差的标定技术在工程应用中取得了更优异的SAR 图像质量。该方法能够减少惯导角度误差影响,获取更高的机载雷达SAR 成像控制精度,具备更加广阔的应用场景。

5 车载平台毫米波雷达三维点云视频成像

崔　硕，蒋梦杰，张邦杰，陈宇智，徐　刚

2024, 46(10):32-38.

[摘要](2360) [HTML](0) [PDF 18.79 M](45)

摘要:
针对毫米波雷达由于阵列分辨率限制等因素,其点云成像存在点云密度稀疏、精度低等问题,提出了一种基于合成孔径雷达(SAR)技术的车载平台毫米波雷达三维(距离、方位、俯仰)高分辨点云视频成像方法。首先,利用时域后向投影(BP)成像算法解决近距宽角域成像聚焦难题,获得高分辨二维视频SAR 图像;然后,通过基于幅度阈值的复交替方向乘子法压缩感知网络(CV-ADMM-CSNet)获得场景高程信息,通过模型化方法并结合数据训练,实现快速实时高分辨三维成像;最后,结合多帧视频成像处理获得动态三维高分辨点云图像。仿真和实测数据实验,验证了本文算法的有效性。

6 面向相干变化检测的高精度SAR 图像配准方法

寇秀丽，陈　杰，王志锐，冯　亮，李　军

2024, 46(10):39-43.

[摘要](2566) [HTML](0) [PDF 14.12 M](39)

摘要:
在重航过飞行条件下,由于机载平台飞行高度和姿态不稳定导致实际飞行航迹偏离理想航迹,使得多航过影像对之间存在相对形变,尤其是在沿航线方位存在伸缩,导致同名点对应位置存在较大偏差;另外由场景地形起伏带来的图像距离向伸缩形变,也使得实现重航过图像高精度配准困难。而在相干变化检测、重轨干涉等应用中,要求对两幅或多幅图像进行亚像素级配准,以保证检测效果和后续干涉处理要求。文中首先从SAR 成像精准几何关系出发,利用地理高程信息,生成高定位精度的多航过复图像,然后通过计算和二维拟合产生主辅图像同名点位移矢量,最后将辅图像在空间开展二维重采样实现重航过SAR 图像精确配准。飞行试验结果证明了该方法的有效性。

7 基于CDQOB 网络子孔径重构的单比特无人机载SAR 成像

潘嘉文，孟　飞，赵　博，陈洪猛，黄　磊

2024, 46(10):44-48.

[摘要](2564) [HTML](0) [PDF 12.78 M](37)

摘要:
合成孔径雷达(SAR)由于其良好的特性被广泛应用于高分辨成像,但成像所需的庞大数据导致其难以在资源受限的平台推广应用。单比特SAR 通过将回波采样点表征为1 比特二进制数字信号,可以达到降低数据量、缓解平台负担的目的,但二值数据跳变产生的高阶谐波将导致成像质量下降。为提升单比特SAR 成像质量,提出基于卷积去量化(CDQOB)网络的无人机载条带SAR 成像方法,通过单比特子孔径数据实现运动误差估计与智能化距离-多普勒二维谱重构,进而实现低数据量下的高质量条带SAR 成像。通过实测数据的处理分析,验证了所提单比特成像方法的有效性。

8 基于阴影的视频SAR 动目标检测与跟踪方法综述

马慧连，李银伟

2024, 46(10):49-57.

[摘要](2207) [HTML](0) [PDF 15.67 M](45)

摘要:
视频合成孔径雷达(SAR)是一种融合了SAR 和视频成像技术的先进雷达成像系统,不仅具有传统SAR 成像的特点,还可以实时获取目标丰富的动态信息,在运动目标检测和跟踪上具有明显优势。运动目标在视频SAR 序列中表现出明显的阴影特征,并且阴影特征能够近似反映目标的真实位置,具有定位精度高、检测概率高等优势,这使得基于阴影的动目标检测与跟踪技术成为当前视频SAR 领域的研究热点之一。文中对目前基于阴影的视频SAR 动目标检测与跟踪方法进行梳理总结,对比各方法的性能,分析目前视频SAR 动目标检测与跟踪方法的优势和存在的不足,明确视频SAR 运动目标检测与跟踪亟需解决的问题。

9 基于改进Efficient-Det的Video SAR 动目标检测方法

毛倩倩，詹梦洋，李银伟

2024, 46(10):58-64.

[摘要](2393) [HTML](0) [PDF 13.33 M](36)

摘要:
动目标阴影检测是近年来视频合成孔径雷达(Video SAR)领域中的一项具有挑战性的任务。动目标阴影存在着尺寸易变、深浅不一的特点,使得视频SAR 动目标检测更加困难。文中提出了一种基于改进神经网络Efficient-Det 的视频SAR 动目标检测方法。首先,为获得动目标阴影的更多空间位置信息,通过融入坐标注意力机制重建了Efficient-Det 网络的主干部分;其次,为进一步减少计算量,对颈部网络剪裁并将深度可分离卷积替代头部网络中原本的卷积。在网络训练过程中,采用非极大抑制法来筛选预测框,损失函数采用回归损失和交叉熵损失的组合,其中的交叉熵损失是用来抑制正负样本极端不平均带来的负面作用。通过实验验证,文中方法可有效提升视频SAR 动目标阴影检测的准确性与效率。

10 基于改进可切换空洞卷积的SAR 舰船检测算法

宋富骏，王金伟，许京新，王杰坤，赵　悦，赵　博

2024, 46(10):65-74.

[摘要](2511) [HTML](0) [PDF 38.72 M](45)

摘要:
为解决合成孔径雷达舰船检测在复杂背景、小舰船目标和目标舰船体积相差较大的情况下存在虚警、漏警和置信度偏低的问题,提出了一种基于改进可切换空洞卷积的合成孔径雷达舰船检测算法。通过将ELAN 层中的卷积改进为可切换空洞卷积和添加通道注意力机制的方法来扩大卷积层的感受野,高效地聚合网络中不同层的特征信息;在颈部特征融合处加入快速加权特征融合AIFI 模块,提高效率并减少模型的冗余计算量;在损失函数处通过构造梯度增益的计算方法来引入聚焦机制。该算法提高了模型检测小目标的能力,并解决了在复杂背景下虚警、漏警的问题;通过使用SSDD 数据集对改进后的模型进行验证,相较于改进前的基准YOLO-7 模型,改进后的mAP 值达到96. 59??相较基准模型提升了9. 33??,同时准确率和召回率分别提升 3. 81??和16. 36??。实验结果表明,改进后的算法有效提升舰船目标的检测精度,显著改善小目标检测中存在的虚警和漏警问题。

11 基于双模式驱动时序InSAR 技术对天津滨海国际机场形变监测

杨　磊，王　敏，高　斌，胡仲伟

2024, 46(10):75-80.

[摘要](2292) [HTML](0) [PDF 14.91 M](37)

摘要:
为解决传统地面监测手段成本高、观测周期长等问题,时序干涉合成孔径雷达(InSAR)技术广泛应用于机场形变监测研究中,但不同单一时序InSAR 技术均存在监测缺陷。差分干涉测量短基线时序分析技术(SBAS-InSAR)技术仅适用于大范围区域监测,缺乏单个地表点分析。永久散射体合成孔径干涉测量(PS-InSAR)技术过度依赖相干性,局限于线性形变。为解决单一化监测手段所存在的问题,采用双模式驱动时序InSAR(DMTS-InSAR)技术对机场形变进行分析。基于21 景Sentinel-1A 升轨雷达影像,以天津滨海国际机场局部区域为研究区,对DMTS-InSAR 技术的监测结果进行评估,克服了单一技术分析的局限性。评估后发现滨海国际机场局部区域存在沉降现象,其中机场停机坪处的形变最为显著,最大垂直沉降速率达到25 mm/ a。结果表明,利用DMTS-InSAR 技术监测机场形变,可获取更为准确可靠的形变结果。

12 基于五维模型的雷达装备质量问题分类方法研究

文歆磊，房　凯，叶　波，秦　剑，宋培茗

2024, 46(10):81-85.

[摘要](2277) [HTML](0) [PDF 3.78 M](30)

摘要:
雷达装备是现代武器系统的重要组成部分且应用广泛,当前对雷达装备的质量和可靠性要求越来越高。雷达装备具有组成功能复杂、服役环境严苛、多品类、小批量、研制生产交叉等特点,使得质量问题表现形式多样化且存在区别和交叉,给雷达装备质量问题的准确分类带来极大挑战。为此,本文以雷达装备为研究对象,研究了雷达装备质量问题的定义和分类,并提出一种基于五维模型的雷达装备质量问题分类判定方法,为实现质量问题分级分类处理模式转型升级、提高雷达装备质量问题处理成效、增强雷达装备使用可靠性及作战效能提供有益指导。

13 VMD 与MUSIC 相结合的超宽带雷达呼吸与心跳检测系统

李春帅，张朝霞，史碧俊，王　倩

2024, 46(10):86-94.

[摘要](2238) [HTML](0) [PDF 14.75 M](38)

摘要:
超宽带雷达是一种重要的生命探测遥感工具,文中利用超宽带雷达穿透能力强、分辨率高等优点,可以得到人体的生命体征信息,处理雷达回波信号可以得到呼吸心跳信息,实现对生命信号的非接触式监测。文中针对回波信号易受环境噪声影响、心跳信号微弱且易受呼吸谐波影响的问题,构造了生命体征模型模拟人体呼吸与心跳频率,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与多重分类算法(MUSIC)相结合的方法。使用PulsON440 超宽带雷达在1 m 距离处进行了实验,与传统的快速傅里叶变换、奇异值分解相比,该方法提取的呼吸和心跳信号更加准确。在不同距离和遮蔽条件下验证了该方法的适用性。结果表明提出的基于MUSIC 和VMD 相结合的方法能够有效地从大呼吸信号中分离出小心跳信号,准确地检测出呼吸和心跳频率。

14 雷达工作模式识别方法综述

熊敬伟，潘继飞，卓奕弘，郭林青

2024, 46(10):95-103.

[摘要](2500) [HTML](0) [PDF 10.86 M](60)

摘要:
雷达工作模式识别通过对信号的截获分析来辨识雷达功能和行为状态,是情报侦察、电子对抗领域的重要内容。该文从适应背景的不同,研究了基于知识驱动和数据驱动算法的发展历程,从统计分析、行为推理、传统机器学习和深度学习4 个阶段总结了现有算法的基本思路、创新点和局限性,归纳了当前研究存在的难点与挑战。统计分析方法解决了信号背景清晰、简单调制类型下的识别问题。行为推理方法通过概率计算分析雷达模式的内在关联性,具备了常规模式识别的能力。传统机器学习从数据分布的角度提取深层规律,在人工配合下能够实现复杂条件下的模式识别。深度学习方法基本摆脱人工的干预,通过“端到端”的识别实现了自动化的处理。

15 脉冲噪声下基于DCNN 的LFM 信号去噪方法

卢景琳，郭　勇，杨立东

2024, 46(10):104-114.

[摘要](2351) [HTML](0) [PDF 27.22 M](38)

摘要:
由于脉冲噪声具有明显的尖峰脉冲特性,使得基于高斯假设的传统去噪方法无法有效滤除脉冲噪声。针对这个问题,文中提出了一种脉冲噪声下基于深度卷积神经网络(DCNN)的线性调频(LFM)信号去噪方法。首先,生成LFM 信号和随机脉冲噪声,构建不同广义信噪比下的数据集,输入DCNN 进行训练和测试。进而,从时域波形图、分数谱、时频分布三个方面验证模型的去噪能力。最后,对去噪LFM 信号进行分数阶傅里叶变换,通过搜寻分数谱中的峰值点来估计LFM信号的参数。仿真实验结果表明,文中方法不仅能够有效去除含噪信号中的随机脉冲噪声,而且还可以保持LFM 信号的时域特征、分数谱特征和时频特征基本不变,进而提高了参数估计的噪声鲁棒性。与传统的基于非线性变换的方法相比,本文方法在低信噪比下仍能有效保持信号的分数谱特征和时频特征,具有更好的去噪性能和泛化能力。

16 基于匈牙利概率数据互联的抗RGPO 干扰跟踪方法

钟　涵，张梓浩，张天贤，马智杰

2024, 46(10):115-122.

[摘要](2446) [HTML](0) [PDF 10.81 M](34)

摘要:
针对受距离门拖引(RGPO)干扰导致的雷达跟踪误差增大、航迹中断概率变高等问题,提出基于匈牙利概率数据互联的抗RGPO 干扰跟踪方法。首先,分析RGPO 干扰和雷达跟踪原理,将雷达抗干扰跟踪问题建模为邻近多目标跟踪问题。然后,设计假目标虚拟航迹起始算法,并在概率数据互联框架下引入匈牙利算法进行真假航迹交互修正,有效解决抗干扰跟踪时点迹-航迹错误关联、滤波发散等问题。最后,理论分析和仿真结果表明,与传统方法相比,所提方法在未受干扰时雷达跟踪性能保持不变,在受RGPO 干扰时可有效提升目标跟踪精度、大幅降低航迹中断概率。

17 复杂电子装备装配过程智能检测系统设计

吴　旻，李力力，胡长明，冯展鹰

2024, 46(10):123-129.

[摘要](2348) [HTML](0) [PDF 14.90 M](40)

摘要:
复杂电子装备具有结构组成复杂、总装工序多、精度要求高、机电液高度耦合、在线检测困难等问题,如果出现零部件装配错误将导致返工。为了实现装配过程质量在线检测,设计了基于机器学习的图像检测系统。首先,根据装备尺寸设计了可移动图像采集装置及相机布置方案,能够适用于不同尺寸装备的图像采集需求;然后,针对采集到的图像存在的畸变问题进行校正,并通过图像融合实现分段图像的拼接;最后,采用深度学习算法实现图像的识别,并采用知识图谱实现检测结果还原。还原结果表明,该系统能及时发现装配过程中的缺陷,对漏装、错装的识别准确率达到99. 5??以上,满足复杂电子装备装配过程零件装配状态检测的需求。

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