SAR成像应用特征分析及硬件设计空间讨论

合成孔径雷达SAR是一种主动式的对地观测系统.近年来SAR逐渐朝着多平台化发展,陆续出现了在无人机、探测车等小型移动平台上.SAR成像是运行在SAR上的成像程序,由于新的特殊运行环境的出现、其对低能耗和高算力有了更严格的要求.如何针对特定的平台,提供高性能、低功耗的应用支持,便成为其核心要点.对SAR成像计算和访存等特征进行了分析,针对性地进行了程序优化并测试了该程序在x86平台上的性能,以获得可靠的性能参考.在此基础上,面向DSP+FFT加速器的硬件结构,构建了一个算力配比数学模型,为硬件设计提供解决方案.     

Mobilising information systems scholarship for a circular economy: Review,synthesis, and directions for future research

One of today's grand societal challenges is to replace the current ‘take‐make‐waste’ economic model with a circular economic model that allows a gradual decoupling of economic activities from the consumption of finite virgin resources. While circular economy (CE) scholars have long lauded digital technologies such as sensors, distributed ledgers, or platforms as key enablers, our own community has not fully explored the potentials of information systems (IS) for a CE. Considering recent technological advances in software and hardware and our history of helping address wicked challenges, we believe the time is ripe to mobilise IS scholarship for a CE. Our findings from an interdisciplinary literature review show that research has primarily examined IS potentials for increasing efficiency of isolated intra‐organisational processes while neglecting the larger sustainability potential of IS to establish circular material flows—that is, slow down and close material loops across entire product lifecycles. In response, we propose directions for IS research that develop our knowledge of how IS can help understand and enact circular material flows to intensify and extend use of products and components and recycle waste materials. Our directions offer pathways to building and evaluating the problem‐solution pairing that could characterise a prolific CE‐IS relationship.     

基于多次散射目标模型的雷达成像研究

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）作为一种主动微波传感器,被广泛应用于遥感对地观测。然而,传统上的雷达散射模型是基于几何光学近似的,忽略了地物目标之间的相互作用,即多次散射效应。为了充分挖掘和利用毫米波雷达影像中目标电磁散射特性信息,亟需对典型目标的多次散射效应进行建模仿真和验证。基于矩量法（Method of Moments, MoM）分析了球体、二面角等目标表面等效电流分布与分段成像结果的对应关系,并利用后向投影（Back-Projection, BP）算法进行电磁仿真成像,总结了单/双基地雷达模式对成像中散射机制的影响。结果表明：目标表面等效电流分布以及分段等效合成孔径张角会随入射角度发生改变,其中分段等效合成孔径张角会影响方位向分辨率;双基地雷达成像结果中包含更丰富的电磁散射信息。本研究可为SAR系统设计和验证、典型目标回波特性数据收集以及如何基于高解析度SAR影像进行目标识别等研究提供借鉴与参考。     

蓝宝石高温光纤压力传感器的设计与仿真

针对高温环境下压力测量需求,提出采用蓝宝石材料来构造适用于特殊环境下的光纤高温法珀压力传感器。基于圆形膜片压力敏感原理设计了传感器敏感单元结构尺寸,通过Comsol有限元软件建立了敏感单元模型,对敏感膜片的表面位移及应力分布情况进行了仿真,验证了传感器设计的可靠性;同时分析了传感器的温敏效应,结果表明随温度升高,传感器的灵敏度会增大,会对压力测量产生误差,约为1.51kPa/℃,上述结果为蓝宝石高温压力传感器的结构和性能优化设计提供了有效指导。     

雷达成像仿真研究综述

用于军事飞行模拟器训练的雷达成像,具有不受时间和空间的限制、可控、保密等特点,在模拟训练中起着重要的作用。本文概述机载火控雷达采用的RBM、DBS、AR这3种主要对地测绘方法,国内外战斗机雷达型号及其成像系统;总结国外雷达成像模拟软件及国内雷达仿真器研发的现状,对已有产品的优缺点、适用范围、所用技术做详细说明;介绍雷达成像模拟的主要方法及实现过程,将目前的雷达成像模拟方法划分为3大类：回波信号模拟、传递函数和雷达图像特征的融合;并预测雷达模拟仿真将向建立通用数据库、扩大成像范围、提高实时性和逼真度的方向发展。     

基于多特征融合与ResNet的海面溢油区识别研究

近年来,合成孔径雷达（SAR）在改善溢油检测方面得到了广泛应用。然而,由于其特殊的成像机理,乘性相干斑噪声和其他物理现象引起的暗斑一直影响着溢油检测的精度。单独使用一种特征很难对图像上的油膜和类油膜现象进行区分,针对这一问题提出了利用多特征融合结合深度残差网络（ResNet）的方式来区分全极化图像上的油膜和类油膜现象。实验中将C波段的三种极化特征：极化散射熵（Entropy）、平均散射角（Alpha）和单次散射特征值相对差异度（SERD）组合在一起,形成一个优化特征子集,在确定的三种极化特征对应的特征图上选取多个感兴趣区域作为ResNet网络的训练集和测试集。该实验所用训练集由3 600个原油样本、3 600个生物油样本和3 600个乳化油样本（共计10 800个）组合而成。测试集由600个原油样本、600个生物油样本和600个乳化油样本（共计1 800个）组合而成,最终得到97.56%的分类精度。用同样的实验数据采用同是深度学习的VGG和AlexNet分类算法进行油膜和类油膜的分类,并与ResNet算法分类结果进行对比分析。为了减弱过拟合现象以及获得更可靠的实验结果,分别进行了[K]-交叉验证和ROC曲线实验。结果表明所提出的算法是有效的。     

环状扫描的强深度森林

深度森林（Deep Forest,DF）,由于此模型超参数少,且参数设置没有过多的要求,训练方便,鲁棒性高,因此在处理大型数据时比神经网络算法更加具有优势。但是,传统的深度森林中,多粒度扫描忽略了边缘数据携带的隐含信息,无法充分地获得各个特征子集,进而会对以后的级联部分产生影响。而且,级联部分每次得到的新特征有限,影响了模型的表征学习能力。针对以上问题,提出一种环状强深度森林（Circular Strong Deep Forest,CSDF）,其通过环状扫描过程,一定程度上得到更充分的特征子集,且强级联森林通过特征选择提高了模型的表征学习能力。经过在不同数据集上的测试,结果表明,CSDF的性能更加优越,尤其是高维数据上更为明显。     

改进FCOS的二阶段SAR舰船检测算法

近年来无锚框的目标检测算法逐渐被应用于SAR舰船检测,其中FCOS算法摆脱了对锚框参数设置的依赖,对多尺度、多形态舰船检测的鲁棒性更好,但仍存在两个问题：第一、该算法直接进行逐像素点回归,因搜索空间过大、目标回归困难导致检测不够准确;第二、其中特征金字塔对低层特征利用仍有不足导致小目标大量漏检。针对上述问题基于FCOS进行改进,通过增加特征增强网络构建了二阶段无锚框检测算法。该网络作为第一阶段对检测过程进行精细化引导,同时增强了舰船特征表达能力。通过引入更多特征并增加跳跃连接改进特征金字塔,提高了低层特征利用率。在数据集SSDD和SAR-Ship-Dataset上的实验结果表明,平均准确率（mAP）相比FCOS分别提高9.5和3.4个百分点,相比其他主流舰船检测算法分别提高3.6和1.0个百分点,充分验证了所提算法的有效性。     

多源遥感水库蓄水量估算系统

水库蓄水量研究对于合理保护和利用水资源具有重要的指导意义.针对水库蓄水量估算研究现状和不足,使用星载雷达高度计(RA)提取水库的遥测水位,利用星载多光谱成像仪(MSI)和星载合成孔径雷达(SAR)提取水库的水域面积,基于数据同化技术建立了多源遥感水库蓄水量估算模型,并开发了一款多源遥感水库蓄水量估算系统.该系统可以无接触地获取遥测水位和水域面积并估算蓄水量,具有稳定性、通用性等特点,有望应用于防汛抗旱、水库调度等领域,为管理部门科学化、高效化管理水库提供技术支撑.     

波浪对圆柱外接圆弧型防波堤绕射的解析计算

在微幅波绕射理论的基础上,使用特征函数展开法,推导了圆柱外接圆弧型防波堤复合结构的水波绕射的解析解,并据此计算了该结构所受到的波浪载荷以及绕射波面分布。计算结果表明:与单一圆柱相比,外接圆弧型防波堤的存在可明显降低作用于圆柱的波浪载荷和圆柱表面的波浪爬高;采用外接堤表面密实或透空而内圆柱表面透空的结构形式可以取得圆柱防浪的较佳效果;结构透空系数、波浪入射角度、外接堤张角、外堤半径与水深比、水深与波长比等因素的变化对绕射波浪作用均存在一定影响。