地表穿透合成孔径雷达浅地表金属地雷二维电磁特征研究

利用机载或车载地表穿透合成孔径雷达(GPSAR)可以实现地雷和雷场的远距离大区域快速探测,是探雷的发展趋势.为了降低地雷检测中的虚警,需要基于地雷和杂波电磁特征设计有效的检测器.本文提出了GPSAR浅地表金属地雷二维电磁特征计算方法,理论计算结果与Rail-GPSAR实测数据基本吻合.电磁建模结果表明,浅地表金属地雷图像具有双峰特征,它将有效的提高地雷检测性能.     

车载前视地表穿透SAR多视处理中的关键技术研究

地表穿透合成孔径雷达(GPSAR)工作在低频区,具有地表穿透获得浅埋目标二维高分辨图像的能力。利用车载前视GPSAR可以在前进过程中对前方地雷和雷场进行远距离快速探测,是探雷的发展趋势。由于相干斑噪声会影响目标检测,该文研究了适合车载前视GPSAR的多视处理,提出了地距平面聚焦BP算法和地距平面图像折射和色散影响校正方法。提出的方法能解决多视处理中图像配准和浅埋目标二层介质成像问题。通用Rail-GPSAR实测数据对车载系统实际工作情况的模拟,验证了该文提出的方法能有效提高图像的等效视数和辐射分辨率。     

车载前视GPSAR图像背景均衡方法

车载前视GPSAR是对较大区域浅地表进行探测的有效工具,能够对探测区域进行二维高分辨率成像。针对车载前视GPSAR图像的空变及增益不均的特点,首先给出了对大面积图像数据进行均衡的基本框架;然后分析实测数据的杂渡分布并利用其对图像进行均衡;最后通过分析均衡后图像信杂比及其对杂波分布特性的影响,获得了均衡实测图像的较好方法,从而验证了均衡框架的有效性。     

GPSAR浅地表目标电磁特性分析

利用机载或车载地表穿透合成孔径雷达可以实现远距离大区域地表目标快速探测.为了降低虚警,需要根据目标的电磁特征设计检测器来区分目标和杂波.提出运用时域有限差分方法结合傅里叶变换进行地表穿透合成孔径雷达浅地表目标电磁特征计算的方法.首先根据复杂背景媒质的散射特性获取目标的激励场,然后分析复杂背景下目标的电磁特性.利用该方法模拟了平坦地面下的金属地雷的散射特性,并与矩量法的计算结果进行了比较,结果基本一致.我们模拟了高斯起伏地面下的M6A1金属地雷,理论数值计算结果与实测数据结果基本吻合.模拟结果显示浅地表金属地雷图像具有双峰特征,它将有效地提高地雷检测性能.     

基于二维时频特征的地雷目标检测

利用车载前视超宽带地表穿透雷达进行大区域地雷探测是探雷的发展方向,目前制约车载前视超宽带地雷穿透雷达探雷实用化的关键问题是难以提取一致性较好的地雷目标特征。文中以地雷目标的斜距 方位 频率 反射角四维散射函数为基础,提取二维时频域特征图像。然后对时频图像进行特征选择,并实现目标和杂波的分类。为降低分类器训练误差以提高其泛化性能,将特征选择和分类器设计有机结合。同时为保证地雷探测过程中具有恒定的探测率,在分类器训练过程中以恒检测率下的虚警率作为代价函数,通过实测数据验证,该方法适用于车载前视超宽带地表穿透雷达,最终得到的分类器能提供恒定的检测率,并且具有很好的泛化性能。      

基于图像分割的地雷目标检测

前视地表穿透雷达能够对车前安全距离外的区域成高分辨率图像,利用前视地表穿透雷达进行地雷探测是一个复杂环境下的微小目标检测问题。受非平稳背景干扰,传统检测算法探测性能有限。该文提出一种基于图像分割的背景估计及地雷目标检测方法。连续多帧图像用来估计出耦合信号,为降低计算量,将成像后估计改进为回波域估计后成像。对剔除耦合信号后的图像实施均衡以保证各处增益相同,均衡后图像利用二维Otsu 算法分割出能量较强的区域,降低后续检测过程中强目标对杂波统计的影响,最终获得比传统检测算法更好的探测性能。该文同时还提出一种快速算法用于实时系统。通过实测数据验证,该方法可以有效改善前视地表穿透雷达的探测性能。      

一种VFGPIR序列图像特征评估与选择新方法

利用车载前视地表穿透成像雷达(VFGPIR)进行浅埋目标探测时,从序列图像中提取有效特征是保证高检测概率的同时最大程度剔除杂波降低虚警的关键.针对Fisher鉴别比(FDR)和顺序浮动前进选择(SFFS)方法用于地雷特征选择的局限性,提出一种基于分布参数和SFFS相结合的特征评估与选择方法.首先利用特征样本的分布参数定义代价函数来评估单个特征,并结合探测指标选择有效特征,然后利用SFFS方法并结合相关性分析搜索最优特征子集.实测数据的试验结果表明:序列特征比单帧图像特征具有更好的鉴别能力;该方法可快速有效地选择出具有良好鉴别能力的特征子集.     

基于方位不变特征的地雷检测方法

车载前视超宽带地表穿透雷达在地雷探测中遇到的困难是虚警率过高,地雷与杂波在全孔径图像中很难准确区分。为降低地雷探测过程中的虚警率,该文提出一种基于目标子孔径图像方位不变性的检测方法。该方法利用分裂发射虚拟孔径成像模型,将全孔径图像分解为左右两个子孔径图像,并根据子孔径图像中的目标一维距离剖线建立双峰特征模型。在此模型基础上提取具有方位不变性的若干特征,进而得到左右子孔径图像中目标的一致性度量,并将该一致性度量作为最终的特征向量送入鉴别器加以判别。经实测数据验证,该算法能有效剔除原先在全孔径图像中无法剔除的杂波,从而降低前视地表穿透合成孔径雷达中地雷探测的虚警率。      

机载L波段雷达海杂波幅度分布特性分析

机载雷达主要在海杂波背景下探测舰船目标，探测性能受海杂波影响大，海杂波分布特性直接影响检测器设计和系统探测性能.本文对L波段机载雷达回波特性、海杂波分布特性进行了理论分析建模，从目标检测的角度提出了海杂波预处理流程，并采用拟合的方法，基于实测数据对Rayleigh分布、Lognormal分布、复合K分布、Weibull分布等四种典型的杂波分布进行了验证，所用5级高海情和3级低海情数据样本分析表明，四种分布中Lognormal分布显著占优.上述方法与结论可用于辅助雷达最优检测器设计，具备较高的工程应用价值.     

轨道UWB地表穿透SAR探雷验证系统

轨道地表穿透合成孔径雷达（GPSAR）是为了评估UWBSAR在地雷目标探测中的可行性和效能，而用高于地面数米支架作为轨道构建的一个地雷目标探测系统。文中首先介绍了轨道GPSAR的系统框架，接着介绍了该系统在射频／耦合抑制、近场SAR成像，以及埋设地雷目标检测方面所作的工作，最后，用一系列实测试验数据及其处理结果验证了轨道GPSAR检测地雷目标的性能。