空中弱目标天基光学探测性能表征及匹配设计方法

针对远距离空中弱目标光学探测的需求,提出天基探测系统性能表征与关键指标匹配设计方法.首先立足于天基光学探测全链路,分析得出影响天基观测条件下空中复杂环境背景中弱目标光学探测的主要因素,包括场景杂波、探测系统的光谱辐射尺度、几何尺度等;然后对上述影响因素进行表征建模,建立目标的图像信噪比与影响要素之间的关系模型,即探测系统性能表征模型;最后以典型探测场景为例,通过研究目标在不同场景杂波及探测多尺度耦合特性下的信噪比变化规律,提出探测谱段优选及其与空间分辨率的匹配设计建议,可为我国天基探测系统设计、指标论证、信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.     

主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析

针对主星带伴随分布式小卫星系统效能分析巾几个关键问题进行了研究。首先,根据分布式小卫星SAR系统的任务需求,给出了系统效能评估指标体系:结合分布式小卫星轨道运行特点,建立了系统能力模型:根据系统的工作状态,建立了系统可靠性Markov模型;基于能力模型与可靠性模型,建立了主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能评估模型。仿真结果证明,以上模型的建立为主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析以及系统参数设计提供理论依据。     

分布式星载干涉SAR基线设计与性能分析

基于线性化开普勒方程给出了分布式SAR卫星的轨道要素计算公式,分析了分布式星载干涉SAR的高程测量精度、速度测量精度以及改善空间分辨率的性能指标,建立了分布式SAR卫星的空间几何模型,结合编队构形设计进行了极限基线分析;在此基础上提出了一种通用的三维编队飞行分布式星载干涉SAR基线设计方法.基于L波段分布式SAR卫星进行了编队轨道参数设计,给出了干涉基线的仿真结果,并通过系统性能分析验证了基线设计方法的有效性.     

GEO-LEO 双站视频SAR 系统若干问题研究

视频合成孔径雷达(SAR)作为一种新型的微波遥感体制,能够实现热点区域的持续监测。文中提出了一种基于GEO-LEO 双站模式的天基视频SAR 系统,其中发射源位于地球静止轨道,低轨卫星顺序接收目标场景回波信号实现对场景的持续视频监测,基于该双站模式建立了回波信号模型;同时,提出了天基视频SAR 成像过程中回波数据分割与重叠率的计算方法;最后,分析了该天基视频SAR 系统的几何分辨率。文中的研究成果可以为天基视频SAR 系统的构建提供参考。     

天基TDM-MIMO雷达系统抗干扰波形设计方法

针对天基MIMO脉冲雷达探测体制的发射波形设计问题,考虑到天基雷达的发射波形等相关参数极易被敌方侦察设备侦收到,提出了一种新的抗干扰天基TDM-MIMO雷达波形设计方法。结合雷达系统的信号处理流程,建立了基于复合模糊函数的波形设计参数化模型,以表征雷达探测性能的发射信号集复合模糊函数和表征抗欺骗干扰的正交性来优化设计雷达波形,在保证了雷达探测性能的前提下,兼顾了抗干扰性能。该优化波形同时具有一定范围的多普勒不敏感的特性。天基TDM-MIMO雷达系统各发射阵元依次发射或跳变发射正交波形,所有接收阵元接收回波信号,回波信号经过信号处理流程之后实现了目标的检测。仿真试验验证了优化波形的有效性和可行性,适用于天基TDM-MIMO雷达探测高速空间目标的实际工程应用。     

基于EM算法的极大似然分布式量化估计融合新方法

该文针对水下目标探测中的多传感器分布式量化估计融合问题,建立了分布式量化估计融合模型,在考虑信道噪声且其统计特性不完全已知条件下,充分利用EM算法在观测数据缺失时参数估计的优越性,提出了一种基于期望极大化(EM)算法的极大似然分布式量化估计融合新方法。该方法将未知的水声信道噪声参数以及局部量化器量化概率建模为EM算法中二元高斯混合模型参数,利用极大似然估计方法的估计不变性得到目标参数的估计融合结果。仿真实验表明:该方法在局部传感器观测样本数目大于5000和信噪比大于6 dB时与已有理想信道条件下的估计方法性能相当,该方法为水下目标探测中分布式量化估计融合系统的工程实现提供了理论依据。     

雷达组网协同探测范围研究

协同探测具有增加稳定跟踪距离、提早建立目标航迹等优点。当目标为起伏目标时,不同雷达在同一时刻观测到起伏目标的 RCS 相关性未知,传统的检测融合公式不再适用。在分析目标 RCS 起伏特性的基础上,提出了多雷达组网对起伏目标的联合检测概率计算模型,根据不同雷达探测起伏目标截面积间的相关程度和分布式检测融合算法,计算获得了雷达组网协同探测稳定跟踪目标的距离范围。通过仿真实验验证了算法的有效性,仿真结果可为雷达网布站提供依据。     

基于SOMP的机载无源宽角SAR成像算法

针对机载无源宽角合成孔径雷达(SAR)在探测过程目标散射特性随观测角度变化的问题,在建立机载无源宽角SAR信号模型的基础上将成像重建过程转换为求解多测量向量的联合稀疏优化问题,并在分布式贪婪稀疏重建方法框架下提出一种基于同时正交匹配追踪的机载无源宽角SAR稀疏成像算法,能够实现对地面探测目标的准确稳健成像。仿真数据处理结果验证了所提成像算法的有效性和准确性。     

基于高程测量误差的分布式卫星SAR编队构形设计

卫星编队构形是影响分布式卫星SAR系统性能的重要因素之一。该文主要研究满足绕飞轨道条件下的分布式卫星SAR编队构形设计问题,提出了基于高程测量误差最小的分布式卫星SAR编队构形设计方法。文中给出了分布式卫星SAR多组高程测量数据融合后的像素单元高程测量误差表示,并提出了给定观测区域的高程测量误差表达式。在此基础上,以观测区域的高程测量误差为优化目标,采用遗传算法对分布式卫星初始编队构形进行优化设计。仿真试验验证表明,通过该方法得到的初始卫星编队构形能够较好的降低给定观测区域内的分布式卫星SAR高程测量误差。     

云场景下天基红外探测可用度快速评估

天基红外探测场景下,云的存在会对目标探测造成严重干扰,导致无法连续检测跟踪目标,降低系统探测效能。系统在凝视工作模式下,背景在一段时间周期内变化较小,可根据背景特性建模分析不同云场景下探测系统的可用度。将理论分析、图像仿真、解析建模等多种手段相结合,对云场景下天基红外探测可用度进行快速评估。首先通过对目标穿越云层时的信杂比变化进行分析,建立可用度的初步估计模型,确定可用度的影响因素。然后在图像仿真和解析建模中,基于仿真结果拟合了信杂比低于阈值图像帧数跟云参数之间的线性关系,并结合参数物理含义建立可用度解析模型,采用回归分析法确定模型系数。最后基于新的仿真工况对比天基红外探测可用度的仿真值、初步估计值和解析预测值,验证模型的准确性和鲁棒性,该模型可作为系统可用度效能评估的有益参考。     

基于纹理特征和数学形态学的SAR图像目标检测方法

SAR图像目标检测是SAR图像解译的基础。针对含有目标的SAR图像,利用垂直方向的边缘纹理检测方法对预处理后的图像进行垂直边缘检测,再运用数学形态学中的腐蚀运算和膨胀运算对垂直方向边缘图进行虚警滤除处理,从而得到感兴趣的目标检测区域。详细地给出了SAR图像目标检测步骤,并将本方法与其他方法的检测结果进行了比较,实验结果表明,在均匀杂波背景与非均匀杂波背景下,该方法能够快速有效地实现SAR图像目标检测。     

基于四阶矩的SAR图像目标检测

SAR图像中车辆目标检测是一个备受瞩目的关注点,运用传统的低阶矩方法进行SAR图像中目标检测,尤其是在图像中含有乘性噪声和在分辨率降低时,普遍存在检测率不高,不能充分体现出目标相对背景杂波的特性。本文根据SAR图像中目标的特性,提出基于四阶矩的方法对SAR图像进行目标检测。实验表明,采用四阶矩方法后,在乘性噪声和分辨率降低状况下,四阶矩方法的检测概率相对传统的二阶矩方法有明显提高。未来四阶矩将更广泛地用于SAR图像中对目标进行检测,有重大的应用前景。     

一种基于多级维纳滤波的多通道SAR动目标检测算法

该文针对机载多通道SAR-GMTI系统及实测数据,提出一种新的地面慢动目标检测算法。新算法利用多级维纳滤波器实现多通道SAR系统杂波抑制,同时结合对角加载技术和非均匀检测器,进一步改善SAR系统在非均匀环境下的动目标检测性能。实测数据实验结果表明:与常规的自适应检测方法相比,新算法能够明显提高系统对杂波的抑制能力及非均匀环境下系统的动目标检测性能。     

单通道UWB SAR地面运动目标变化检测

工作在VHF/UHF波段的超宽带合成孔径雷达（UWBSAR）具有叶簇穿透和高分辨成像的能力。文中提出了一种适合单通道UWBSAR的地面运动目标检测方法——基于子孔径图像变化检测的运动目标检测算法。该算法利用UWBSAR的大波束角特点,在方位向选取较大时间间隔的两个子孔径生成子孔径图像,并根据运动目标在不同子孔径图像上聚焦位置的差异检测运动目标,估计运动目标速度和位置。文中给出了该方法的原理、参数选择、实现步骤,并基于UWBSAR实测数据验证了所提方法的有效性。     

星载P波段SAR电离层效应的双频校正方法

对于高分辨星载P波段SAR系统,电离层效应对P波段SAR会带来一系列较为严重误差,包括时间延迟、法拉第旋转和色散等,这些误差与电波频率和电离层TEC值关系密切,并使得图像质量下降。如何测量与校正电离层效应误差是星载P波段SAR面临的重要问题。根据SAR系统自身的宽带特点,借鉴GPS系统采用的电离层双频测量校正方法,提出了一种基于双频SAR距离像相关的延迟误差测量方法,计算机仿真结果表明,该方法有效提高了双频回波信号的电离层延迟误差测量精度,适于低频段星载SAR系统的电离层效应测量与校正应用。     

SAR图像港口区域舰船检测新方法

SAR图像港口内舰船检测是SAR图像海洋应用研究的重要方面。快速、准确地检测港口内舰船将大大提高SAR图像的自动解译能力。该文通过分析港口内舰船停靠特点,提出了一种新的SAR图像港口内舰船检测方法。首先基于港口岸线获取港口沿岸区域SAR图像,然后详细分析了港口沿岸区域SAR图像的杂波统计特性,进而采用基于G0分布的CFAR(Constant False Alarm Rate)检测算法完成了港口内舰船检测。实验结果表明,新方法能有效地将不同形状的港口区域的舰船与绝大部分陆地分开,具有港口内舰船检测率高、虚警率低等特点。     

基于改进FRACTA算法的多通道SAR动目标检测技术

该文针对实际非均匀杂波环境对多通道SAR/GMTI动目标检测性能的影响,提出了一种改进型FRACTA算法。该算法将STAP中的FRACTA算法引入多通道SAR系统中,并进行改进,提高了其在多通道SAR系统中的检测性能和运算速度。实测数据处理结果表明,与传统的检测方案相比,该文算法能够在非均匀环境中明显地提高检测性能,是一种非均匀环境中鲁棒的多通道SAR动目标检测算法。     

基于形态学与多尺度空间聚类的SAR图像变化检测方法研究

介绍了一种形态学模型(morphological profile,MP)工具,这种工具运用在合 成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR) 图像中,增强了对SAR图像的多角度细节处理,提高了图像检测精度。在图像检测中加入算 法可被应用于遥感图像变化检测 领域。本文提出的SAR图像变化检测方法是在多尺度子空间融合谱聚类的基础上进行的,这 种方法是对不同时刻得到的同图 进行对数比和均值比处理,从而构成多个子空间获取图像的结构特征,并结合随机采样谱聚 类的子空间融合算法得到的变化 的图像。本文方法所得的SAR图可以检测到很多单一的像素点,误检像素点数目明显减小,优 于其他算法结果。检测结果抑制 了图像变化中的缺失问题,因此具备较高的检测精度。     

基于HMM的机载UWB SAR图像中的点目标检测

UWBSAR图像中的目标检测通常指二面角目标检测，点目标检测由于没有发现军用车辆等人造目标这一直接效益而受到较少关注。为满足一些UWB SAR图像中检测点目标的需求(如图像融合时的配准，通过路灯和树木进行道路检测和为了抑制树干杂波而识别树干杂波等)而研究了其中的点目标检测问题。通过综合运用方向依赖滤波、隐马尔可夫模型和恒虚警率检测技术，设计了一种用于机载UWB SAR图像中的点目标检测算法。     

SAR图像目标综合检测方法

基于SAR(合成孔径雷达)图像杂波结构,结合小波变换和自适应维纳滤波提出了一种新的抑制SAR图像相干斑噪声方法,该方法能够较好保留杂波边缘和点目标.分析了抑制SAR图像相干斑噪声后的多分布特性,研究了相应的SAR目标检测,提出了一种新的SAR图像目标检测方法及其实现.实际SAR图像测试结果表明了本文方法的有效性.