基于小平台的水下目标被动探测技术

小平台被动探测水下目标在海洋监测及军事领域具有广阔的应用背景。为克服小平台对探测阵列孔径的限制,解决基于小平台的水下目标探测、方位估计、测深、测距等问题,分别给出了多信道探测、圆阵探测、复合声探测等适于小平台应用的水下目标探测方法。介绍了各方法的基本原理,并给出了部分湖海试验结果。研究表明:所提方法原理可行,应用于小平台被动探测水下目标有效,具有一定的工程应用价值。     

探测掩埋水雷和临时爆炸装置的磁和电磁方法

探测水下小目标的传统水声方法应该增加新技术即磁和电磁传感器的应用,利用这些技术补充现行的系统对于探测掩埋水雷和临时爆炸装置特别重要。磁性传感器用于探测水下大目标已有很长的时间,并在探测潜艇方面的发展达到可接受的水平。机载(安装在飞机或直升机上的)磁传感器已经成功地得到应用,而装备在无人机上使用的可能性正在验证。探测小型铁磁或非铁磁水下目标是另一个更为复杂的问题。对美、法、北约水下研究中心和波兰在利用磁探方法探测弱磁性水下目标领域所进行研究的精选结果给出了评论,评价了用于探测水下目标的某些计量系统,并选择了最佳的解决方法。同时也给出了有关利用电磁方法探测水雷和临时爆炸装置的非铁磁金属模型的初步研究结果。     

一种改进的水下运动目标远航程导航定位方法

当前水下运动目标定位主要采用船载水听器基阵-声信标跟踪定位方法和船拖水听器基阵-声信标跟踪定位方法,但这两种方法存在跟踪定位精度较低、实施难度大以及设备维护修理困难等问题。基于此,提出了采用水下目标加装光纤陀螺仪-差分全球定位系统(DGPS)组合制导技术,以实时测量、记录水下目标的航行姿态、航行速度和位置坐标,通过编码把目标的位置坐标数据实时转换为同步水声多频多脉冲时延编码信号发射,利用船拖水听器测量水声多频多脉冲时延编码信号,通过船载基站实时解算,从而实现指引测控船完成远航程水下目标的实时跟踪、定位、监测任务。试验结果表明,该方法可有效实现对远航程水下目标的跟踪定位和实时监测。     

基于巴宾奈特原理的双基地声纳前向探测方法

当物体靠近双基地声纳基线时,由于直达波的干扰,声纳系统存在检测盲区,因此提出基于巴宾奈特原理的双基地前向探测方法,其原理是在盲区对前向散射信号进行长时间的累计检测,实现双基地盲区检测。理论上推导出的水下前向散射目标强度的计算公式与旋转椭球体目标强度的经验公式一致。仿真表明前向散射信号强度呈眼状分布,讨论了利用对前向散射信号进行时间累计探测低速运动目标的可行性。     

柔性三元垂直线阵在水下目标被动定位中的应用

依据深海洋流状态的数值分析，论证了柔性垂直线阵所处的良好水文环境；通过研究影响定位精度的深度、盐度、温度等主要因素及其相互关系，分析了三元垂直线阵对水下目标的被动定位精度。提出了柔性三元垂直线阵在水下目标被动声定位中的一种应用方法。数值仿真试验表明：在大深度条件下，采用柔性三元垂直线阵的被动声定位方法能够满足目标定位的基本要求，在水下声隐蔽探测技术领域中具有很好的实用前景。     

基于水下运动目标流场信息的仿生探测原理

鱼类侧线器官利用水介质的流动信息进行环境感知与探测,该原理为水下探测技术提供了新的发展方向。基于鱼类侧线的仿生探测原理,研究以运动目标绕流场为信息源的目标探测原理问题,建立了球头圆柱体绕流的仿真分析模型,结合势流理论分析和仿真规律分析,初步揭示了水中运动体目标特性与运动体绕流场特征参量之间的关联规律,即通过对曲线峰值、谷值、斜率的计算获得了与运动体速度、长度、半径、观测点信息相对应的特征参量,探索了利用水下运动体绕流场信息进行目标探测的可行性。     

垂直阵时反聚焦的目标被动定位方法研究

时间反转被动定位技术是一种可以在无需目标合作的条件下,实现被动相干源能量时空自适应聚焦,确定浅海被动目标位置的信号处理技术.提出了垂直阵时反被动定位(APTRM)技术的具体实现方法,为提高算法的处理增益、定位精度和定位稳健性,对算法进行了改进.进行了水池实验和海试,试验结果验证了所提算法的正确性和实用性.研究结果表明:...     

水下目标声成像尺度识别技术研究

水下声成像是提高水下战武器精确制导能力的有效方法。针对目前水下战对抗装备对目标的模拟越来越逼真的情况,提出了一种基于声成像的水下目标尺度识别技术。该技术基于目标的二维声成像技术,通过提取目标二维尺度特征,用于识别真实潜艇和线列阵声诱饵。对该技术在噪声环境下进行了仿真研究。研究结果表明,声成像尺度识别技术是可行的。     

水下目标航空磁异常自适应小波增强方法

针对水下目标航空磁异常信号小波增强处理过程中,小波变换分解尺度需要自适应选择以提高增强效果的问题,提出了小波自适应增强方法。该方法基于水下目标磁场航空探测模型,推导水下目标航空探测磁异常信号频带计算公式,建立了航空磁异常信号小波分解尺度选择计算模型,并用于磁异常信号的小波多尺度分解重构处理,实现了水下目标航空磁异常信号的小波自适应增强处理。对仿真信号的处理结果分析表明,该方法可以有效地增强低信噪比下的水下目标航空磁异常信号。     

新概念认知声纳初步研究

传统主动声纳系统在处理目标反射回波时,没有考虑到声纳接收机感知的环境信息和目标特性的先验知识对发射机的影响,发射信号参数固定,因此很难获得理想的探测结果。本文通过对声纳基本原理和关键技术的深入研究,受蝙蝠回声定位系统的启发,从理论上提出了一种基于知识理论的智能声纳系统方案——认知声纳。它能够根据环境变化和对目标特性的先验知识对发射机和接收机进行联合自适应控制,使声纳系统工作处于最优状态,提高对水下目标信号的探测和识别能力。     

一种用于水下小尺度运动阵列的目标波达方向估计方法

为解决水下小尺度运动阵列对目标定位的孔径和样本不足问题,采用合成孔径方法实现孔径的扩展。通过分析相干信源情况下不同阵元数与样本数之比时样本协方差矩阵的谱分离特性,提出采用小快拍的主特征空间目标波达方向估计方法。研究结果表明：仿真实验中,阵元数与样本数之比为5时,该方法依然可以正确分辨4个目标;水池试验中,阵元数与样本数之比为4.8时,该方法同样可以准确分辨3个相邻目标。该方法不需要先验信息如信源个数等,解决了小尺度运动阵列在实际应用时所暴露的孔径和样本方面的固有局限,可满足实际应用需求。     

基于改进Focus的小目标检测技术

为解决深度神经网络模型小目标检测效果不佳的问题,对Focus结构进行改进,提出一种即插即用的轻量级结构Focus+。搜集相关图像并建立包含5类目标的军事小目标数据集,将Focus+插入常用的目标检测模型,使用不同尺度的输入进行了多组对比实验。实验结果表明：引入Focus+模块后,模型检测的平均精度均值平均提高了0.8 %,说明其能够在占用较少算力的同时提取到浅层网络的高分辨率特征,有效提高小目标的检测精度。     

一种基于双极性脉冲信号的沉底及掩埋小目标探测方法

针对沉底及掩埋小目标探测需求,设计低频双极性脉冲信号,提出基于双极性脉冲信号的空间与时间（简称空时）联合探测方法。分别从频谱、模糊度函数分析探测信号,根据声纳方程分析探测沉底及掩埋目标信混比情况,并搭建试验平台,完成了探测沉底小目标的试验验证。理论分析、仿真计算及试验结果表明：低频、窄波束、小掠射角方式有利于探测沉底及掩埋小目标;低频双极性脉冲信号及空时联合探测方法作为一种新型探测信号及处理方法,可提高沉底及掩埋小目标的空间分辨能力及混响抑制性能。     

基于时空域融合的红外弱小目标检测新方法

针对复杂背景下红外弱小目标的检测问题，提出一种基于时空域融合的检测方法。在空域上．通过灰度形态学Tophat变换抑制背景、增强目标；在时域上．对红外图像序列连续四帧进行沿时间轴一维小波变换，实现目标和背景的分离。然后对时空域融合的目标增强图像进行自适应阈值分割来提取弱小目标。实验结果表明。该方法能有效地检测运动红外弱小目标。     

Dim Moving Small Target Detection by Local and Global Variance Filtering on TemporalProfiles in Infrared Sequences

In this paper, the temporal different characteristics between the target and background pixels are used to detect dim moving targets in the slow-evolving complex background. A local and global variance filter on temporal profiles is presented that addresses the temporal characteristics of the target and background pixels to eliminate the large variation of background temporal profiles. Firstly, the temporal behaviors of different types of image pixels of practical infrared scenes are analyzed.Then, the new local and global variance filter is proposed. The baseline of the fluctuation level of background temporal profiles is obtained by using the local and global variance filter. The height of the target pulse signal is extracted by subtracting the baseline from the original temporal profiles. Finally, a new target detection criterion is designed. The proposed method is applied to detect dim and small targets in practical infrared sequence images. The experimental results show that the proposed algorithm has good detection performance for dim moving small targets in the complex background.     

水中高速小目标被动检测模型及其应用

针对水中高速小目标难以准确检测的问题,结合3D超波束形成(3D-HBF)方法具有灵活控制窄波束和低旁瓣的特性,以及模糊支持向量数据描述(FSVDD)检测器具有优良的目标检测性能这两者的优势,构建了水中高速小目标被动检测模型和具体实施方法。在该方法中,高速小目标的辐射噪声信号经过3D-HBF后,将获得的波束响应输出向量输入到FSVDD检测器中,从而实现目标的自动检测和测向。将该方法应用于水下高速小目标检测的实航试验中,结果表明,同基于常规波束形成的检测器相比,其具有更好的检测性能、目标检测准确率和较高的方位估计精度。     

一种基于显著性的红外弱小目标检测方法

红外弱小目标检测是目标识别等领域的研究热点。考虑到红外弱小图像中目标信噪比较低,且成像目标的尺度变化较大,构建一种同时考虑局部显著性特征和全局显著性特征的红外弱小目标检测框架。构建一种基于多尺度卷积核的显著性目标检测算法,将该算法与谱残差算法分别进行显著图计算;在得到局部和全局显著图后,采用形态学方法进行显著图的融合以及自适应阈值方法进行二值分割。在给定的公开数据集上的实验结果表明,该方法相对于基准的显著性算法,在目标检测的准确性和虚警率上均有明显优势。     

基于Haar小波变换的水下小型沉底人造目标分割方法

根据水下小型沉底人造目标在傅里叶变换处理中容易丢失原本就很少的细节特征、导致图像分割效果较差的问题,在统计分析图像目标特点的基础上,提出了用Haar小波变换对原始图像数据进行多分辨率处理以尽可能保留人造目标特征,然后在拟合指数型函数确定初始平滑区间的基础上,通过迭代的方式获得二值化阈值,根据图像中干扰物的特点提出了一种统计8邻域灰度信息的干扰抑制方法.利用前面得到的阈值进行二值化分割及一次中值滤波,就可得到较为满意的目标分割结果.     

一种基于分层多尺度卷积特征提取的坦克装甲目标图像检测方法

针对坦克装甲目标的图像检测任务,提出一种基于分层多尺度卷积特征提取的目标检测方法。采用迁移学习的设计思路,在VGG-16网络的基础上针对目标检测任务对网络的结构和参数进行修改和微调,结合建议区域提取网络和目标检测子网络来实现对目标的精确检测。对于建议区域提取网络,在多个不同分辨率的卷积特征图上分层提取多种尺度的建议区域,增强对弱小目标的检测能力;对于目标检测子网络,选用分辨率更高的卷积特征图来提取目标,并额外增加了一个上采样层来提升特征图的分辨率。通过结合多尺度训练、困难负样本挖掘等多种设计和训练方法,所提出的方法在构建的坦克装甲目标数据集上取得了优异的检测效果,目标检测的精度和速度均优于目前主流的检测方法。     

基于鲁棒主成分分析的红外图像小目标检测

鲁棒的小目标检测是红外目标搜索与跟踪的关键技术,提出一种改进的单帧红外图像小目标检测算法。该方法将原始红外图像通过预处理变换到新的红外块图像模式,在红外块图像上,将红外图像小目标检测问题转换为低秩矩阵和稀疏矩阵分离的鲁棒主成分分析(RPCA)问题。考虑到红外图像中噪声和杂波的存在,用交替方向方法求解带噪声的RPCA问题,获得稀疏目标图像,并对获得的稀疏目标图像采用简单的图像分割算法进行目标检测。对空天、海天、天云、海面4种不 同场景的红外图像小目标检测,进行仿真实验,结果验证了所提出算法的有效性。