基于二分算法的全球导航卫星反射信号数值分析研究

海面风场反演是利用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)进行海面遥感探测的一个重要应用,其前提是确定散射区域信息。通过分析比较S.C.Wu算法及在此算法基础上提出的二分法,仿真得出二分算法测得的镜面反射点也可以正确得到散射点的区域变化信息。仿真分析了二分法下的海面散射信号的时延-多普勒二维相关功率关系,验证了二分算法模型简单且实际应用性强的优势。     

二维激光海面漫反射能量分布特性

针对激光点对点通信方式的不足,根据实战需要提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并且采用前后向迭代的数值方法结合格林函数谱加速算法对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究.通过仿真计算和实验验证,得出了二维激光海面双站散射系数,并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析.结果表明:入射激光束经过粗糙海面散射后,能量大部分集中在前向散射区域上,而后向散射强度很弱,并且在散射场的边缘处能量迅速衰减,说明激光海面漫反射组网通信方法是可行的.     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

海面散射信号的分形分析及分形维数估计

针对经典分形海面模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种同时具有海浪稳态和瞬态特性的海面模型.该模型将Longuet-Higgins模型和归一化带限WM分形海面模型相结合,解决了分形海面模型不考虑从其他方向传来的涌浪问题.研究了增加涌浪后的分形海面所获得的散射信号的分形特性,从数学上证明了增加涌浪后的二维分形海面所获得的随时间变化的散射信号是分形的,确定了其分形维数的上下界,并进行了仿真验证.仿真结果表明:该散射信号的分形特性几乎不受海面和雷达状态的影响,分形维数是海面内在的固有参量.     

主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法

为了评估多径效应对海面箔条云的影响并对主动雷达海面箔条云回波进行信号仿真,研究了主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法,并基于箔条云相干散射特性的概率模型,提出了多径条件下箔条云散射特性及回波信号的仿真方法,对在天线方向图作用下的箔条云有效散射因子以及海面多径效应的影响进行了定量的描述,得到了数值仿真结果,研究结果表明与自由空间内箔条云的回波相比,海面布放的箔条云可能获得4倍的功率增益,数值仿真结果和实测数据的比较说明了该仿真方法的有效性。     

主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法

为了评估多径效应对海面箔条云的影响并对主动雷达海面箔条云回波进行信号仿真,研究了主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法,并基于箔条云相干散射特性的概率模型,提出了多径条件下箔条云散射特性及回波信号的仿真方法,对在天线方向图作用下的箔条云有效散射因子以及海面多径效应的影响进行了定量的描述,得到了数值仿真结果,研究结果表明与自由空间内箔条云的回波相比,海面布放的箔条云可能获得4倍的功率增益,数值仿真结果和实测数据的比较说明了该仿真方法的有效性。     

联合TOA和DOA的浅海多径定位算法

针对海水媒质分布不均匀的特性,本文提出了一种在非均匀媒质中联合到达时间(TOA)和到达角度(DOA)浅海多径环境下的定位算法.该算法不仅能够克服声速变化引起的路径弯曲问题,还可以减少海水流动对节点拓扑结构产生的影响.首先分别以海面和海底为反射面建立锚节点的虚拟节点(VN),把多径环境下的非视距(NLOS)问题转化为视距(LOS)问题,然后根据声速剖面(SSP)利用费马原理获得声波曲线路径的表达式.又由于海面、海底形状的不规则性,信号在反射点发生散射现象,因此将反射点当作分布式信源,利用散射信号中心波达方向作为DOA,平均波达时间作为TOA.最后利用到达时间和到达角度估计目标的位置参数.仿真结果表明,本方法在定位精度和鲁棒性等方面优于传统的直线传输模型.     

基于天底点的散射回波信号处理算法

针对基于速度选通雷达高度表在森林等纯散射地面无法工作的问题,在深入分析纯散射地面回波信号模型及回波功率分布特征的基础上,提出了基于天底点的散射回波信号处理算法.该算法通过检测天底点附近回波中的多普勒和相位信息,进行相应补偿后获取回波中的二相编码信息,对所得二相编码信号进行相关处理后通过检测其峰值实现高度测量.仿真结果表明,该算法能够有效解决雷达高度表在森林等纯散射地面无法工作问题.     

数字基带预失真线性化技术的一种新算法

提出了一种基于二分-Newton法的数字基带预失真线性化技术的自适应算法,用于无线通信中的RF功率放大器的线性化.理论分析和仿真结果表明:该算法较二分法和线性迭代法相结合的方法、快速弦截法稳定性更好、收敛速率更快;当预失真器和求解的精度足够高时,可以得到满意的线性度改善.图4,表1,参6.     

二分单纯形算法中子规划的改进

二分单纯形算法中,线性规划问题的最优解是通过求解一系列子问题来实现的,本文针对二分单纯形算法中的子规划问题作进一步研究,提出了一个新的了规划问题来改善问题的不可行性,并确定出了相应的主元旋转规则,给出了相应的子算法,同时进行了数值实验,实验结果表明,调用新子算的二分法与原始二分法相比,迭代次数和计算时间均有所改善,可视为原始二分算法的一种改进算法。     

基于双目立体视觉的海浪波面三维重建技术

为了提高海面特征点检测的准确度和三维重建的精度,在基于传统的Harris算法的基础上,提出1种基于高斯金字塔图像的改进Harris特征点检测算法.利用搭建的双目相机平台,对海浪图像进行采集并完成相机的标定过程,然后根据改进的角点提取算法对图像的角点进行检测,利用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)算法对海浪图像特征点进行立体匹配得出视差图,最后根据三角测量原理获取图像的深度信息,实现海浪波面的三维信息重建.实验结果证明,在针对海浪图像时,该方法具有更高的精度和准确度.     

Full polarization scattering characteristics of sea fractal surface

In the conventional single polarization SAR system, only the scattering information of HH polarization or VV polarization can be obtained. Only co-polarizaion scattering cases are considered and cross-polarizaiton （HV and VH polarization） scattering cases are neglected. Therefore, much important information must be lost. Research on full polarization SAR system is an important approach to extract more useful information from SAR imaging. In this paper, the authors derived the full polarization scattering coefficients of 2-D sea fractal surface and simulated the radar cross section （RCS） of different polarizations. They also gave the exact theoretical explanations of the fully polarization scattering characteristics of sea fractal surface, and confirmed that the depolarization can be neglected. The result is the basis of the full SAR system design and SAR imaging.     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

一维带限Weierstrass分形海面电磁散射的矩量法研究

采用一维带限Weierstrass分形函数来模拟实际的分形海面,依据海水的介电特性,运用矩量法研究了锥形波入射一维带限Weierstrass分形海面的电磁散射特性。通过数值计算得到了散射系数随散射角的变化曲线,讨论了风速、分维、海水盐含量、入射波频率对散射系数的影响,得到了一维带限Weierstrass分形海面散射系数的基本特征、分形特征和随频率变化特征。结果表明,风速、分维和入射波频率对散射系数有显著影响,而海水盐含量对散射系数的影响较小。     

基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法

机载雷达在对临近陆地的海面目标进行探测时会受到很强的陆地杂波干扰,海面附近的强陆地杂波会导致探测范围内虚警概率升高,严重影响雷达的对海探测性能. 针对该问题本文提出了一种基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法,所提算法通过载机惯导系统提供的载机姿态及天线指向等信息计算天线波束照射区域的经纬度,并将其与地图数据匹配实现海陆分割,进而剔除陆地虚警,输出海面目标. 基于X波段雷达探测实验数据的实验结果表明,本文所提算法能够快速准确判断目标的海陆位置,通过海陆目标的筛选与剔除,提高机载雷达在陆地杂波较强的情况下对海探测性能.      

驻相近似下二维海面后向散射增强效应研究

基于驻相近似下得到的考虑遮蔽效应时的粗糙面散射一、二阶基尔霍夫公式,研究了满足半经验海谱分布的二维介质粗糙海面的电磁散射,分析了海面散射出现后向增强效应的条件,计算了不同极化状态的散射系数角分布,并进行了比较,详细讨论了二阶散射系数角分布及后向增强效应随风速、入射频率和入射角的变化规律.     

结构光三维扫描技术在道路病害识别方面的研究

目前利用探地雷达进行路基病害探测是一种较为科学的方法。如果同时能够获取路面三维模型,将地上路面信息与地下路基信息进行关联互补,将能够有效地检测出道路病害。利用基于HALCON的激光三角测量法完成对道路模型的测量,以大型跨平台开源点云库(PCL)为主,应用大量点云相关的通用算法和高效数据结构,针对道路病害特点,对点云进行获取、滤波、特征提取、曲面重建、可视化等处理,能够从三维重构图中清晰分辨出道路病害的情况。