MIMO雷达反向投影成像算法

针对多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达的多收发固定阵列结构,在标准反向投影(back projection, BP)成像算法基础上,提出了一种修正BP成像算法。该算法首先对MIMO雷达距离压缩回波数据进行时延曲线校正处理,而后沿方位向直接相干叠加各路回波处理数据,从而无需距离插值即可实现方位聚焦。与标准BP算法相比,修正BP算法大大降低了运算量,同时也克服了现有快速BP算法大都没有考虑距离插值运算的缺陷。MIMO雷达外场实测数据处理表明：与标准BP算法相比,修正BP算法有效节省了运算时间,并保持了雷达成像质量。     

ISAR越距离单元走动校正的近似极坐标算法

在ISAR系统中,通常假设不发生越距离单元走动,并应用距离多普勒(RD)算法获得目标的ISAR像。但是当雷达具有较高的分辨率,目标的尺寸较大,或目标在成像相关时间内转过了较大的角度时,散射点的越距离单元走动难以避免。为校正越距离单元走动,提出了一种近似极坐标算法。该算法将相关时间内的雷达回波数据近似为波数域梯形区域上一系列的采样点,并插值得到波数域矩形区域上的采样点,最后通过傅里叶变换得到目标的ISAR像。在目标均匀转动的假设下,该极坐标算法通过近似,不再要求已知目标的转角信息,并且能够较好地校正散射点的越距离单元走动。最后的仿真结果证实了算法的有效性。     

一种调频连续波SAR的非线性距离多普勒算法

频率非线性是制约调频连续波雷达距离分辨率的一个关键因素。针对系统非线性误差对调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像处理的影响以及雷达系统实时成像处理的需求,对存在频率非线性误差的调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了调频连续波去斜接收模式下的回波特性,深入研究了系统非线性误差校正的问题,提出了一种改进的调频连续波SAR的非线性距离〖CD*2〗多普勒成像处理算法。该算法通过非线性误差滤波器校正距离向非线性误差,具有计算量小,处理精度高的特点,适合实时成像处理。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和正确性。     

宽带雷达通信一体化波形设计与雷达成像方法研究

雷达与通信系统一体化可以实现电子资源的共享。提出并设计了一种宽带雷达通信一体化波形--随机调制线性调频步进信号,在实现雷达成像的同时实现数据通信。该信号充分利用现有的随机步进线性调频信号波形设计上的高度灵活性特点,以其子脉冲的载波频率调制通信数据,以子脉冲调频斜率的方向表示地址信息,实现了点到多点通信;分析计算了一体化信号下的信道容量、多址信号的正交性和接收机错误概率等通信性能指标;提出了随机化预处理方法来解决一体化信号在雷达成像中的问题,利用统计相关法实现宽带雷达的一维距离成像,提出并推导了部分参数对成像效果的影响。最后,从通信和雷达成像两方面仿真验证了该一体化信号的可用性和有效性。     

红外焦平面器件非均匀性校正数字实现

红外焦平面阵列(infraredfocalplanearrays,IRFPA)成像是当今红外成像技术发展的主流方向,但IRF PA特有的非均匀性严重地限制了系统的成像质量,因此对红外焦平面阵列器件的非均匀性实施有效的校正是其应用中必须解决的一项关键技术。在阐述非均匀性校正算法原理的基础上,着重论述了一种基于TMS320C55XDSP的非均匀性校正算法的实时实现技术,给出了实测结果,验证了该技术的有效性和工程实用性。     

频率步进雷达距离像解模糊算法

针对步进频率雷达中存在的距离像模糊以及循环移位现象,分析了距离像循环移位的原因。在此基 础上提出了一种采样相位补偿解距离像模糊的新算法。该算法具有物理意义明确、补偿精度高、适合于在DSP中 实现流水处理等优点。采用仿真和实测数据对其进行了验证。     

机载雷达通用并行信号处理系统设计

针对机载雷达的高速大容量实时信号处理任务,为了提高系统的通用性,提出一种基于DSP芯片的机载雷达通用并行信号处理系统(AUPSPS)设计方案。该系统以DSP芯片为核心处理节点,采用各节点独立存储及数据流水方式实现多DSP的完全并行处理。系统具有通用性和可扩展性好,数据吞吐量大,并行处理效率高,系统结构简单清晰,硬件资源节省,设计开发简便等优点,不但可以灵活适应于机载雷达的各种数据处理算法,而且可应用于其它平台的雷达信号处理机中,实现雷达信号的高速实时并行处理。     

机动平台大斜视压缩感知SAR成像方法

为降低合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像系统的数据量并提高其平台适应性,提出了一种基于频域近似观测算子的机动平台大斜视压缩感知SAR成像方法。在构建近似观测算子的过程中,首先,基于等斜视角曲线构建了一种能够精确描述地面散射点成像参数空变性的斜距模型。然后,引入距离走动校正函数和高阶时域扰动因子实现了距离方位的解耦和空变距离徙动的校正,并通过构建时频域的相位滤波因子校正了方位压缩参数的空变性。最后,采用复近似信息传递(complex approximation message passing, CAMP)算法对稀疏和非稀疏场景进行快速、高精度重建。该方法通过校正成像参数的空变性,提高了近似观测算子的精度,实现了扩展场景的机动平台大斜视压缩感知SAR成像,仿真结果支撑了理论分析并验证了所提方法的有效性。     

基于信息融合的汽车防撞决策系统研究

研究并提出了基于多传感器信息融合的动态目标跟踪算法来实现防撞系统的信息获取，并引入预测残留误差来修正跟踪残留误差不能完全反映不可预测的信息所带来的误差；研究了驾驶过程状态信息的表达方法，建立了汽车一环境状态特征模型，描述了汽车在行驶过程中时变动态的驾驶状态。在此基础之上，利用模糊积分方法融合多种相关信息，确定汽车应采用的安全运行模式，实现主动安全防撞决策。     

机动平台大斜视压缩感知SAR成像方法

为降低合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像系统的数据量并提高其平台适应性,提出了一种基于频域近似观测算子的机动平台大斜视压缩感知SAR成像方法。在构建近似观测算子的过程中,首先,基于等斜视角曲线构建了一种能够精确描述地面散射点成像参数空变性的斜距模型。然后,引入距离走动校正函数和高阶时域扰动因子实现了距离方位的解耦和空变距离徙动的校正,并通过构建时频域的相位滤波因子校正了方位压缩参数的空变性。最后,采用复近似信息传递(complex approximation message passing, CAMP)算法对稀疏和非稀疏场景进行快速、高精度重建。该方法通过校正成像参数的空变性,提高了近似观测算子的精度,实现了扩展场景的机动平台大斜视压缩感知SAR成像,仿真结果支撑了理论分析并验证了所提方法的有效性。     

激光雷达含噪距离像仿真实现与影响因素分析

成像激光雷达的实测距离像通常受失落信息和距离反常等噪声的影响。针对实测数据获取相对困难且失落信息与距离反常噪声强弱不易控制等问题,提出了一种新的含噪距离像仿真方法。该方法根据激光雷达距离像噪声的形成机理,对成像激光雷达系统进行了仿真建模,建立起散斑、大气湍流和接收机噪声三种主要影响因素的精确模型。基于MATLAB工具软件,获取了多种场景下的成像结果。对仿真结果的分析表明：探测策略得当时,散斑效应、大气湍流和接收机噪声是造成距离像中出现失落信息和距离反常的主要因素;单纯的接收机噪声对距离反常的影响作用有限;图像的背景和目标区域内均同时存在失落信息和距离反常。     

全方位轮式移动机器人控制器设计与实现

全面介绍了一种全方位移动机器人的控制系统体系结构及软件的控制策略 ,包括采用的超声和激光传感器系统、网络化无线通讯系统、基于上下位机的计算机控制系统等方面。重点介绍了基于LM6 2 8的系统的伺服控制方法 ,并给出了机器人运动实验的结果 ,证明了系统的可行性。该系统适合在非结构化动态环境中进行分布式多Agnet(智能体 )、多机器人的协作与协调、移动机器人路径规划与避碰等研究。     

基于Faster R-CNN的电子海图和雷达图像的数据融合

船载导航雷达和电子海图(electronic navigational chart, ENC)是船舶重要的导航仪器,雷达图像和ENC图像的融合能够给出更加丰富的航行和避碰信息。为此,提出了一种基于深度学习理论的提取雷达图像中鲁棒特征的数据融合算法,实现了ENC和雷达图像较高层次的数据融合。首先,利用深度学习算法对雷达图像进行目标检测,识别船舶雷达的特征目标。其次,对检测到的特征区域执行图像处理,并确定用于ENC和船舶雷达图像配准的参考点。最后,根据参考点进行仿射变换,实现融合算法。利用连续时间段的狭窄水域中的真实船舶雷达图像数据对融合算法进行验证,结果显示船舶雷达图像和ENC的海岸线边缘信息匹配良好且满足实时性要求。该算法与简单的像素级图像融合算法相比鲁棒性更强,实现了ENC与雷达图像的特征级融合。     

基于前视声呐信息的AUV避碰规划研究

在复杂海洋环境中,利用前视声呐获取的障碍物信息指导自治水下机器人（AUV）进行局部避碰。主要采用强化学习的方法对AUV进行控制和决策,综合Q学习算法、BP神经网络和人工势场法对AUV进行避碰规划。强化学习的方法强调AUV在环境的影响中学习,通过环境对不同行为的评价性反馈信号来改变行为选择策略。并且在环境发生变化时,AUV通过学习来实现对新环境的适应,不断改进其自治能力,进而实现在不确定环境下的避障任务。开发了AUV运动规划的虚拟仿真软件系统,仿真实验证明了算法的合理性与可行性。     

基于速度障碍圆弧法的UAV自主避障规划研究

提高复杂环境下无人飞行器(unmanned aerial vehicle, UAV)自主避障能力成为亟待解决的关键问题。针对现有避障算法忽略“潜在危险”障碍的影响和对多障碍避碰复杂的问题,建立障碍物威胁分级模型,提出一种速度障碍圆弧法,该方法通过速度障碍圆弧参数量化了威胁障碍的影响。同时,给出了速度障碍圆弧参数的系统计算方法,考虑了复杂环境下UAV与威胁障碍之间不同相对位置和相对速度情况。基于速度障碍圆弧法给出相应的避碰算法。以路径规划为实例对避碰算法进行了仿真验证,仿真结果验证了算法的有效性和实用性。     

SAR层析成像技术的发展和展望

合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像是雷达目标在二维成像平面上的投影,由投影引起的各种失真使得SAR图像解译极其困难。干涉SAR能获取连续地形的高程测绘,但不具备高度分辨能力。利用多部天线或多次航过形成高程上的合成孔径,SAR层析成像技术实现了对雷达目标的三维分辨能力,这对实现城区测绘、人造目标识别等均具有重要价值。总结了SAR层析成像系统及其信号处理技术的发展历程和研究进展,并对各种信号处理算法的性能优劣进行了研究与讨论。最后,指出了SAR层析成像技术的研究热点并对其发展趋势进行了展望。     

货到人拣选系统多阶段可穿行多AGV路径规划

针对货到人拣选系统大规模多AGV(automated guided vehicle)路径规划中由于转弯和避障导致行驶时间增长的问题,考虑空载AGV可穿行货架,建立以任务完成时间最短为目标的路径规划模型,并通过改进A*算法对该问题进行求解。对AGV运行阶段进行划分,在A*算法中引入转弯惩罚值减少转弯次数,利用避障等待时间设置避障优先级。仿真实例结果表明考虑转弯和避障的可穿行货架路径规划方法能够降低任务完成时间和行走路径长度,在提高拣选系统作业效率方面具有参考价值。     

基于NSGA-Ⅱ的波前相位畸变特性分析

多元矢量合成的干扰方法因其能造成波前相位的失真, 被公认为是对抗追踪体制雷达最好的手段之一。但大多数研究都从雷达方分析多元矢量的干扰性能, 需要事先了解雷达的测角体制, 而本文从干扰方的角度考虑, 建立多元矢量合成的干扰场景, 推导合成信号的幅度与相位表达式, 分析多元矢量合成的波形特征, 就中心畸变程度和有效畸变区这两个波形特征, 通过NSGA-Ⅱ算法对各阵元干扰信号幅度增益、相移量、阵元个数等参数进行优化分析。仿真实验表明, 不同阵元数量下波前相位有所不同, 而通过增加适当数量的阵元, 可以有效提高合成波中心畸变的程度, 改善合成波中心点的干扰性能, 但对于有效畸变区影响较小。     

面向未知环境的无人机障碍规避制导律设计

针对未知障碍规避问题给出了一种障碍规避制导律。将参考点航路跟踪制导法(reference point guidance, RPG)进行改进作为障碍规避制导律,对无人机与障碍的相对运动关系进行分析,确定了规避制导的时机和参考点选取的原则,用非线性微分方程对障碍规避过程进行建模,在此基础上分析了制导参数对系统性能的影响,确定了参数选取原则。仿真结果表明,改进后的RPG能够引导无人机安全规避突发或未知的几何形状不规则的障碍,能够避免不同任务阶段制导律切换过程中存在的安全隐患。     

基于邻域跟随与辨识的无人机集群控制与规避策略

针对已有方法在集群系统控制上的特点,采取融合和改进的手段首先研究了三维空间理想全通信条件下的集群控制问题,通过将局部规则与势场法融合产生了一种新的引力斥力函数,并结合软控制方法成功实现无人机的聚集和集群的飞行控制,对未知突发障碍在有限区域感知的基础上提出了应急避障策略;接着,针对电磁环境只有部分无人机能正常接收航迹信息的情况,采用“邻域辨识”的方法选定目标无人机进行跟随,实现期望的集群运动。仿真结果表明,提出的方法在控制集群运动方面灵活性强、一致性好、避障效果显著。