面向识别的雷达舰船目标低分辨回波仿真技术

雷达目标回波的高精度仿真是目标识别系统训练和测试的重要手段.针对低分辨雷达舰船目标自动识别的应用背景,提出了基于模板和模型的低分辨回波仿真技术.根据舰船目标的CAD三维模型,利用电磁计算方法得到全姿态的一维距离像模板.在凝视状态下,利用目标距离像模板和雷达发射信号模拟目标低分辨回波;在扫描状态下,利用全姿态一维距离像重构不同角区中目标的散射中心模型,并结合雷达波束的扫描方式获得了目标的仿真回波.结果表明,所提出的基于模板和模型的回波仿真技术对雷达舰船目标具有良好的低分辨回波仿真能力.     

基于马氏距离的一维距离像识别算法仿真

针对欧氏距离受模式特征量纲影响的缺点,且影响制导精度和抗干扰的能力,采用一种基于马氏的一维距离像目标识别方法。通过对毫米波雷达目标回波进行IFFT变换得到一维距离像,用主分量分析算法对距离像进行降噪和特征提取,取最小马氏距离判别目标类别。马氏距离考虑了模式特征参数的大小以及特征间的相关性,克服了欧氏距离受量纲影响的缺点。与欧氏距离的分类算法仿真结果比较,马氏距离算法具有较好的识别性能;在不同信噪比下的仿真结果表明,方法适用于毫米波雷达一维距离像目标识别。     

基于移动散射点模型的雷达回波仿真及分析

针对中段目标宽带雷达回波信号难于获取的问题,进一步研究了目标雷达视线角和中段目标姿态的建模方法,给出了基于移动散射点模型的散射中心位置计算公式,然后基于几何绕射理论计算了各散射中心的散射强度,最后对雷达一维距离像进行归一化处理,提取了散射点的相对距离特征,得到了散射点相对距离变化的特征序列.实验结果显示,对雷达一维距离像进行特征提取,可以得到中段目标的姿态信息,为中段目标识别奠定基础.     

基于FEKO与MATLAB的扩展目标回波平台构建

为了在教学科研中形象化的展示扩展目标的回波以及一维距离像信息,构建一个基于电磁仿真软件FEKO与MATLAB图形用户界面(GUI)仿真的雷达扩展目标回波模拟平台.利用该平台可以完成不同带宽、不同入射方向以及不同极化条件下电磁散射特性数据的获取以及扩展目标回波的模拟,并通过对模拟的扩展目标回波信号进行脉冲压缩处理,得到目...     

基于非线性零空间的雷达一维距离像目标识别方法

针对雷达一维距离像样本对样本姿态角的敏感性、样本分布的非线性、样本残缺等问题,提出一种基于非线性零空间雷达目标一维距离像识别方法,通过引入核函数来处理一维距离像目标样本分布中的非线性问题,采用零空间提取最具辨别力的特征信息,最后使用支持向量机处理样本残缺问题并进行分类识别。该方法能有效解决上述问题,并最终提高雷达一维距离像的识别性能。选取3种不同飞机目标的一维距离像进行了仿真实验,识别结果表明了该方法有较高的识别正确率以及良好的抗噪性能。     

反舰导弹雷达导引头舰船目标回波仿真技术

自动目标识别已成为反舰导弹雷达导引头探测领域的研究热点,为提高目标识别效率,迫切需要逼真的仿真回波作为现场实测回波的补充,为深入研究目标识别技术提供丰富的回波样本.针对识别应用背景,研究了反舰导弹雷达导引头复杂舰船目标的回波仿真技术.根据舰船目标的三维CAD模型,利用电磁计算方法得到全姿态的一维距离像模板,重构目标的二维散射中心模型,然后结合雷达发射信号、相对运动模型以及波束的扫描方式获得目标的仿真回波.实验结果证明,上述仿真技术可以为目标识别提供有效的数据支撑.     

改进的雷达高分辨距离像统计识别方法

基于雷达目标一维高分辨距离像的统计目标识别中,需解决两大问题:其一是如何处理距离像对姿态敏感和平移敏感;其二是如何准确地描述距离像的统计特征.直接将一维距离像用于目标识别通常很难取得好的识别效果.将高斯混合模型(GMM)应用到空中目标高分辨一维距离像统计建模中,提出了一种改进的高斯混合模型模糊聚类分析方法并用于目标识别.与传统的k-means聚类算法的仿真结果比较表明,该方法是有效、稳健的,在低信噪比条件下具有较好的识别效果.     

基于ICPF的步进频率雷达机动目标高分辨率成像处理

针对机动目标步进频率回波信号一维距离像模糊的问题,本文提出了基于求和立方相位函数（Integrated cubic phase function,ICPF）的运动参数估计和补偿方法。首先,构建机动目标的步进频率回波三阶相位信号模型,采用一阶差分处理实现相位降阶。其次,计算降阶信号的ICPF,依次估计和补偿加速度以及速度引入的误差相位。然后,对运动补偿后信号进行IFFT处理可以获得目标高分辨一维距离像。其中,对加速度和速度的估计只需要进行一维搜索,算法运算量很小。最后,分别在无噪声和较低信噪比的情况下进行计算机仿真,实验结果验证了本文所提方法的有效性。     

高频区复杂目标宽带雷达特征信号仿真

高频区复杂目标宽带雷达特征信号包括日标的高分辨一维距离像和两维SAR／ISAR图像,高频区复杂目标宽带雷达特征信号仿真对雷达目标识别和SAR／ISAR图像解译具有重要意义。该文在现有高频区复杂目标RCS特征信号计算方法的基础上,重点研究了高频区复杂目标宽带雷达特征信号包括目标的高分辨一维距离像和两维SAR／ISAR图像的仿真方法。并通过仿真目标和实际复杂目标的高频区宽带雷达特征信号的仿真实验结果验证了该文方法的有效性。     

基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法研究

针对现有岩层面三维建模方法未系统考虑含断层、陷落柱等地质条件的复杂岩层面三维模型构建的问题,通过定义投影度和投影单元,给出了不同地质条件下岩层面水平投影单元特征,同时提出一种基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法。先划分岩层面水平投影单元和空间插值单元,将水平投影单元边界、空间插值单元边界、岩层面控制点和控制线作为约束条件,对实投影单元进行约束Delaunay三角剖分;然后分别求解各个空间插值单元内三角网顶点对应的岩层面空间插值点,并应用计算机三维图形技术绘制岩层面三维图形。实例分析结果表明,通过划分水平投影单元和空间插值单元,可将复杂岩层面分解为多个一般岩层面,从而降低其三维建模难度;合理进行约束Delaunay三角剖分和空间插值,可有效构建复杂岩层面的三维模型。     

VHF有源相控阵雷达数字收发单元设计实现

介绍了一种VHF有源相控阵雷达收发组件中的数字收发单元。采用分布式高速D/A和A/D分别实现为每个天线单元产生独立射频发射信号和采集每个天线单元接收的回波,使每个单元发射的波形和采集到的回波信号能单独处理。所有数字单元通过嵌入式以太网接口连接到主控计算机。该数字单元在雷达信号处理方面具有灵活性强\,高性能、可扩展和低成本的特点。     

基于随机阵列的降维压缩感知三维成像方法*

针对传统压缩感知(Compressed sensing, CS)三维微波成像方法存在建模较复杂和高度维数据层间串扰的问题,提出一种基于随机阵列观测的降维稀疏建模CS三维微波成像方法。该算法对三维成像空间进行整体建模,克服了分层建模时高度维数据层间串扰的问题。同时,该方法利用截取距离压缩后的回波数据、相关积累提取和随机抽取三种策略,大大降低了传感矩阵的维数,从而实现了三维成像空间的降维CS成像。仿真结果表明该方法能实现三维目标聚焦,并且比传统方法更能精确地重建场景的目标信息。同时,研究还表明CS三维成像不仅能达到旁瓣抑制效果,而且还能在一定程度上获得分辨率增强效果。     

基于照片的混合建模系统几何模型求解原理研究

为了快速精确地建立建筑实体的三维模型,提出了一种混合建模系统中的单目视觉求解算法,该方法从二维图片数据中提取三维实体的边缘轮廓,并咐加约束条件,以构造三维实体的空间参数约束方程,然后通过求解得到实体的空间坐标参数,再利用纹理提取及转换等技术,来实现从照片到计算机中三维真实感实体的创建。实验表明,该求解模型建模效率高、实用性强,能够用于大多数建筑实体的建模。     

激光探测系统仿真技术研究

激光探测技术能被广泛用于自行高炮武器系统的目标探测与识别系统中。测距功能是激光探测系统中最主要的内容,但是由于目标结构复杂,仿真建模难度很大。为了解决激光测距仿真问题,以某高炮系统激光测距机为对象,提出了一种目标等效圆模型的激光探测系统方法。以目标当前时刻航路参数和跟踪误差为依据,对目标反射能量、激光发射能量、大气之间的关系建立测距与回波的仿真模型,并进行仿真。仿真结果表明,所建模型能够定性、定量反映激光测距在实际环境中的性能指标。可为防空火控系统的激光测距提供了有效手段。     

Real-time finite element modeling for surgery simulation: an application to virtual suturing

Real-time finite element (FE) analysis can be used to represent complex deformable geometries in virtual environments. The need for accurate surgical simulation has spurred the development of many of the new real-time FE methodologies that enable haptic support and real-time deformation. These techniques are computationally intensive and it has proved to be a challenge to achieve the high modeling resolutions required to accurately represent complex anatomies. The authors present a new real-time methodology based on linear FE analysis that is appropriate for a wide range of surgical simulation applications. A methodology is proposed that is characterized by high model resolution, low preprocessing time, unrestricted multipoint surface contact, and adjustable boundary conditions. These features make the method ideal for modeling suturing, which is an element common to almost every surgical procedure. This paper describes constraints in the context of a Suturing Simulator currently being developed by the authors.     

A flexible similarity measure for 3D shapes recognition

This paper is devoted to presenting a new strategy for 3D objects recognition using a flexible similarity measure based on the recent modeling wave (MW) topology in spherical models. MW topology allows us to establish an n-connectivity relationship in 3D objects modeling meshes. Using the complete object model, a study on considering different partial information of the model has been carried out to recognize an object. For this, we have introduced a new feature called cone-curvature (CC), which originates from the MW concept. CC gives an extended geometrical surroundings knowledge for every node of the mesh model and allows us to define a robust and adaptable similarity measure between objects for a specific model database. The defined similarity metric has been successfully tested in our lab using range data of a wide variety of 3D shapes. Finally, we show the applicability of our method presenting experimentation for recognition on noise and occlusion conditions in complex scenes.     

Perception and Grasping of Object Parts from Active Robot Exploration

Like humans, robots that need semantic perception and accurate estimation of the environment can increase their knowledge through active interaction with objects. This paper proposes a novel method for 3D object modeling for a robot manipulator with an eye-in-hand laser range sensor. Since the robot can only perceive the environment from a limited viewpoint, it actively manipulates a target object and generates a complete model by accumulation and registration of partial views. Three registration algorithms are investigated and compared in experiments performed in cluttered environments with complex rigid objects made of multiple parts. A data structure based on proximity graph, that encodes neighborhood relations in range scans, is also introduced to perform efficient range queries. The proposed method for 3D object modeling is applied to perform task-level manipulation. Indeed, once a complete model is available the object is segmented into its constituent parts and categorized. Object sub-parts that are relevant for the task and that afford a grasping action are identified and selected as candidate regions for grasp planning.     

基于pillar grid三维地质体表面模型提取算法

在油气勘探开发过程中,三维地质建模技术应用越来越广泛。pillar grid是目前主流三维地质建模软件应用的结构化网格,提供储层流体流动的描述方法。如何更加直观地展示地质体构造形态,将地质体网格数据中三维地质体表面模型提取出来在地质建模中具有较高的应用价值。因此,提出一种三维地质体表面提取算法,对基于pillar grid三维地质体数据进行解析,提出其表面模型来辅助计算机可视化展示。该算法主要包含基于pillar grid无断层三维地质体表面模型提取算法和带有复杂断层三维地质体表面模型提取算法两部分。通过实际的三维地质体模型数据进行算法验证,证实该算法能够较好地实现基于pillar grid复杂三维地质体表面模型提取功能,满足实际需求,具有应用价值。     

基于RM算法的车辆目标SAR精细仿真成像

复杂车辆目标的SAR图像仿真,对于目标识别与解译的理论研究和实际应用具有十分重要的意义。针对复杂目标CAD(Computer Aided Design)模型的扫频仿真RCS数据,在传统RM算法的基础上,引入基于谱变形的旁瓣抑制方法对目标模板图像进行精细化处理。实验表明,精细化成像结果的图像质量相对于原始成像结果得到了明显的改善。