海杂波频谱的多重分形特性分析

本文主要研究海杂波频谱的多重分形特性并分析其影响因素．首先介绍了将多重分形理论引入到海杂波频谱分析中的理论基础,然后,采用X波段与S波段相参雷达实测数据验证海杂波频谱的多重分形特性,并采用多重分形去趋势起伏分析（MF-DFA）法对海杂波频谱进行多重分形特性分析、分析结果表明海杂波频谱是一种受长程相关性和概率分布共同影响的多重分形序列,并且频域多重分形参数广义Hurst指数对海杂波单元与目标单元具有一定的区分能力．此外．通过分析广义Hurst指数的影响因素还发现FFT时所采用的时间序列长度对广义Hurst指数影响相对较大,而FFT点数对其影响相对较小．     

前向散射雷达地表杂波物理建模及频谱扩展分析

文中通过对前向散射雷达杂波实测数据的处理,观测到前向散射雷达杂波谱的扩展对风速和载频极不敏感这一特殊现象.首次引入钟摆模型对前向散射雷达植被杂波进行物理建模和形成机理的分析,并给出了定量的理论分析结果,可很好地解释前向散射雷达杂波谱扩展的特殊现象.钟摆模型假设下分析得到的结果与实测数据处理结果非常一致,充分地验证了这一模型的合理性,揭示了前向散射雷达杂波谱的形成规律.并且基于杂波谱扩展对载频和风速的稳定性特征,可得到最优的杂波抑制带宽,有效地进行杂波抑制,为运动目标的检测和精确参数估计奠定了基础.     

高分辨雷达距离-多普勒扩展目标广义自适应子空间检测器

本文提出了一种非高斯杂波中的距离-多普勒扩展目标广义自适应子空间检测器(RDST-GASD).采用了频率-慢时间子空间模型来描述宽带雷达回波信号序列.杂波的统计模型采用球不变随机向量描述,各距离单元内的杂波具有相同的归一化协方差矩阵和不同的功率(非均匀),并且假设可以得到只含有杂波的参考单元的数据以估计杂波的协方差矩阵.通过理论分析证明了RDST-GASD对杂波的功率和协方差矩阵都具有恒虚警的性质.对于宽带雷达,在相参处理时间内,目标回波通常存在越距离单元走动,RDST-GASD进行了距离对齐处理,从而实现了有效的相参积累,提高了检测性能.     

利用分形方法确定聚氨脂泡沫塑料的有效导热系数

聚氨脂泡沫塑料是一种多孔介质, 它的不规则泡孔结构对导热过程有重大的影响. 本文利用局部面积分形维数来描述聚氨脂泡沫塑料的泡孔结构, 计算了沿发泡方向和垂直发泡方向的局部分形维数, 构建了当量元泡. 根据截面分形空隙分数, 提出了一个计算聚氨脂泡沫塑料导热的简化分形导热模型, 导出了多孔泡沫材料分形导热系数的计算公式. 模型的预测值与聚氨脂泡沫塑料样品的实测值吻合.     

复合高斯杂波中知识辅助检测器的先验信息感知方法

利用先验信息可以提高雷达目标的探测能力,若先验信息与当前探测环境不匹配,知识辅助检测器的性能会受到影响.本文针对Bayes框架下的复合高斯杂波中的知识辅助检测器,提出了杂波纹理分量先验分布参数的感知方法.首先阐述了知识辅助检测器先验信息感知的一般方法.然后针对基于杂波纹理分量先验信息的知识辅助检测器结构,建立了先验模型参数失配与知识辅助检测器检测性能之间的量化关系.进一步利用知识辅助检测器对当前杂波场景进行探测,获得检验统计量和虚警率测量值,从而构造纹理分量分布参数的约束关系.通过分析多个约束关系的交点,获得杂波纹理分量先验分布参数的感知值.计算机仿真分析了这种感知方法的可行性,并利用实测杂波数据对感知方法进行了验证.通过知识辅助检测器检测性能对比分析,采用感知方法获得的先验信息模型参数能够进一步提高检测器的性能.     

机载雷达Doppler分布式杂波模型及参数估计

针对机载雷达平台运动造成的杂波谱中心偏移和展宽, 提出一种Doppler分布式杂波(DDC)模型在时域描述杂波协方差矩阵. 并基于该参数化模型, 研究了最大似然、加权子空间匹配等超分辨率方法在杂波Doppler参数估计中的应用, 取得了明显优于传统方法的性能. 理论推导和实际数据处理结果也验证了模型的正确性及参数估计方法的有效性.     

非高斯杂波背景中距离扩展目标的自适应积累检测器

针对SIRV建模的非高斯杂波背景中距离扩展目标检测问题,首先,假设杂波协方差矩阵结构已知,利用点目标检测器NMF对每个距离单元多个脉冲回波进行相干积累,再对目标所占距离单元能量进行非相干积累,提出了距离扩展目标的积累检测器NMFI,并推导了NMFI虚警概率与检测门限的关系表达式.其次,利用不含目标的辅助单元数据提出了修正的协方差矩阵迭代估计器MRE,再将估计矩阵代替NMFI中的真实协方差矩阵得到自适应检测器MRE-ANMFI,并证明了MRE-ANMFI对杂波纹理分量和协方差矩阵结构的CFAR特性.最后,利用仿真实验验证了本文方法的有效性.     

基于D-S理论的分布交互式多传感器联合概率数据互联算法

为了解决杂波环境下利用分布式多传感器系统跟踪多机动目标的问题，提出了一种分布交互式多传感器联合概率数据互联算法,该算法对每个传感器应用交互式联合概率数据互联法滤波，并将模型概率、状态估计等滤波结果送至融合中心．融合中心首先对各目标进行航迹相关判别并应用D-S证据理论对不同传感器关于同一目标的各模型概率进行融合，然后依此模型概率计算各目标状态估计并反馈至各传感器．最后给出了该算法的分析，仿真结果表明本算法能够很好地解决杂波环境下多传感器多机动目标的跟踪问题．     

基于Unscented Kalman Filter算法的一个快速路动态OD矩阵估计模型

基于主干道和匝道出入口的交通流量计数及起迄点旅行时间分布假设,论文提出了一个新的快速路动态Origin-Destination（OD）矩阵估计状态空间模型及其在线估计算法．论文通过引入一阶宏观交通流模型以计算OD旅行时间,并假定相同起讫点、相同时刻出发的车辆到达时间分布遵从正态分布．由于引入的宏观交通流模型参数受交通状况的影响,因此模型参数也作为状态变量进行估计,这将增加了新的测量方程．模型的求解采用了一种新的适合于非线性状态空间方程的在线估计算法（UKF,Unscented Kalman Filter）．特别地,论文考虑了约束条件下UKF算法截断问题,这将为运用UKF算法求解存在约束的其他模型提供了新的思路．模型运用了仿真数据进行评估．实验结果达到了很好的精度,这为处理动态OD估计问题提供了新的方法,并可应用于实际的在线动态OD估计．     

炭／炭复合材料微观孔隙结构演化的分形特征

提出了一种用分形理论研究炭／炭（C／C）复合材料制备过程中孔隙演化特征的新方法．基于压汞测试数据,根据海绵分形模型及热力学关系模型导出的多孔介质分形维数计算公式,计算了致密化各阶段C／C复合材料孔隙的分形维数,并研究了分形维数随孔隙演化过程的变化规律．结果表明C／C复合材料属于多孔分形介质,孔隙分形维数随孔隙率的减小而增大,但同时受到热解炭织构形态的影响,从各向同性到高织构热解炭,分形维数减小．分形维数综合反映了C／C复合材料内部孔隙的复杂程度和热解炭的形貌特征,是监控C／C复合材料致密化过程中孔隙演化的一个有效参数．     

POLSAR图像杂波L分布建模及其参数估计

基于乘积模型的杂波统计建模是进行高分辨极化合成孔径雷达(POLSAR)图像非均匀区域杂波统计特性分析的有效方法,其核心在于纹理分量随机分布的类型选择.广义伽马分布(GΓD)是一种普适性很强的分布类型,Weibull分布、伽马分布、逆伽马分布等都是GΓD分布的特例,因此基于GΓD分布的图像乘性杂波建模既满足杂波建模的高精度要求,同时成为各种雷达杂波辨识的有效工具.本文首先推导了服从GΓD分布的随机变量的高阶矩特征及其对数累积量(MLC),利用纹理分量服从GΓD分布情形构建了乘积相干斑模型,得到了适用于POLSAR图像处理的L分布杂波多视处理的协方差矩阵的概率分布函数,同时推导了其高阶矩特征及其对数累积量,提出了基于对数累积量的L分布参数估计新方法.针对样本数较少的情况下对数累积量参数估计失效问题提出了基于混合矩(MME)的参数估计方法来解决.然后给出了不同分布的高阶矩和对数累积量,通过二三阶对数累积量关系图辨析了常用分布与L分布的内在关系,得到了L分布是目前乘积模型中适用范围较为广泛的统计分布的结论.最后用仿真数据验证了理论推导的正确性,并将基于对数累积量的参数估计方法与已有方法进行了比较,结果证明新参数估计方法具有更高的估计精度和运算效率;另外,还用实测数据进行了统计模型检验,其结果验证了理论推导的正确性.极化SAR中多视图像L分布杂波的统计建模及其参数估计方法为极化SAR目标检测和识别等领域的新技术研究提供了新手段.     

一种参数化的机载雷达最优处理新方法

雷达目标检测中, 最优处理器能够自适应地调整权值以跟踪环境的变化, 而最优权值的计算则需要依赖大量独立同分布(i.i.d.)的干扰样本. 因此在机载雷达非均匀的杂波背景中, i.i.d.样本数不足常导致最优处理性能的恶化. 文中在考虑杂波内部波动的基础上, 形成了一种修正的多普勒分布式杂波(DDC)模型, 并以此提出了一种参数化的最优处理新方法. 区别于现有方法, 新方法将最优权值计算转换为对DDC模型的参数估计, 即估计角频率中心和扩展. 并采用一种低复杂度的非线性能量算子实现上述参数的估计. 通过理论分析和仿真实验表明新方法对i.i.d.样本数的要求显著下降, 并具有运算量小、易于实现的优点.     

岩体粗糙单裂隙流体渗流机制的实验研究

岩体的天然裂隙结构与渗流行为异常复杂,岩体裂隙渗流机制与定量描述一直是岩土、矿业、地质、石油及天然气工程高度关注的难点问题．为了探究岩体粗糙裂隙的渗流机制和粗糙结构的影响,本文通过岩体单裂隙物理模型的水渗流实验,利用Weierstrass-Mandelbrot分形函数和PMMA材料制作了不同分形维数粗糙单裂隙的物理模型,利用高速摄相机记录了粗糙裂隙水渗流的全过程,分析了水渗流性质随裂隙粗糙性的变化规律及粗糙结构对渗流机制的影响,阐述了粗糙结构中水渗流的流动阻力构成,建立了水流阻力与裂隙粗糙性关系的分形模型,提出了粗糙单裂隙分形等效渗透系数和计算公式,为理解和定量描述岩体粗糙单裂隙渗流性质及其与裂隙结构之间的关系提供了实验依据和参考．     

孔隙和裂缝分形油藏的瞬态压力分析

研究了孔隙与裂缝分形油藏中流体的流动．通过引进流动路径长度的微分关系式和单位横截面面积得出分形渗透率、孔隙度和渗流速度三个基本公式．阐明了分形孔隙介质与分形裂缝介质中渗透率和孔隙度表达式的区别．建立起分形油藏中单相流体渗流的压力扩散方程,给出相关方程的解,绘制了用于瞬态压力分析的典型曲线．讨论了孔隙分形油藏和裂缝分形油藏试井解释的方法和步骤．对于多维各向异性分形介质,在直角坐标和圆柱坐标系中也给出了相应的渗流压力扩散方程．对分形油气藏勘探和开发具有重要意义．     

土壤分形与土壤粘附

土壤对外表面的粘附性是土壤的动力学性质之一。土壤的诸多性能呈现分形特征。本文综合了介绍土壤颗粒尺寸分布分形和土壤颗表面分形特征及其对土壤粘附的影响。分析表明土壤与固体表面的粘附力随着土壤颗粒尺寸分布分形维数和土壤颗粒表面分形维数增大而增大,土壤的这两种分形维数一定程度上反映了土壤的粘附性。     

林火扩展的分形模拟案例研究

结合火场能量平衡的半经验模型与地面温度场的物理模型,为火场扩展提供实用描述工具．森林火场扩展形势取决于燃烧物特性和气象气候因子以及地形的作用．森林可燃物本身（表面积）无特征尺度,而林火的扩展过程具有自复制性,这两者使火场扩展具有自相似性,因而火行为可用分形几何进行描述．研究中选取大兴安岭林区五岔沟林火作为试验区,在低分辨率的ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ图像上发现火场,在相应高分辨率的ＴＭ图像上进行火场扩展模拟,这是一种新的信息融合尝试．在遥感和地理信息系统的支持下,采用描述生长现象的有限扩展集聚（ＤＬＡ）方法来模拟林火动态扩展过程,用标度律对森林火场的模拟结果进行形态控制．模拟火场与实际火场在形态上体现了自相似,火场面积在数量上也十分接近．     

分形粗糙面分维数的反演

用Monte Carlo方法,采用归一化的带限Mandelbrot-Weierstrass分形函数来模拟分形粗糙面,建立和发展了利用最小目标函数反演分形粗糙面分维数的方法.计算结果表明: 该方法不受分形特征尺度性变化因素的影响,对于反演具有分形特征的被探测物体的分维数,具有很高的精确性.     

多目标环境下合成宽带雷达运动补偿方法研究

研究多目标环境下,合成宽带雷达速度估计和运动补偿的实现方法.分析了当各目标速度不等时,速度估计的前提条件——目标匹配配对.基于单脉冲雷达体制,将目标匹配的过程扩展到角度域,提出了角度匹配测速法,实现对多个目标不同速度分量的解算.从匹配概率和速度估计的Cramer-Rao下界等方面,对该方法的性能进行了分析.计算机仿真结果表明,该方法有效可行.     

用热辐射方向性模型反演非同温像元组分温度

在遥感像元内含有多种组分、温度不均一的情况下，地表像元热红外辐射的方 向性主要源于像元内的三维结构．研究应用多角度方向辐射观测数据对非同温像元组分温度的估计，提出了多组分像元热红外辐射模型的线性反演方法，在反演中，对观测数据信息和反演参数信息量的度量方法、对模型优化函数的改进，及对室内模拟试验观测数据进行了验证．     

基于鞍点问题对偶组合的有限元法及其理论

将要求Ｂａｂｕｓｋａ－Ｂｒｅｚｚｉ条件满足的鞍点型有限元格式，改变为不要求或基本上不要求Ｂ－Ｂ条件满足的混合／杂交元方法，称为稳定化的混合元格式，利用鞍点问题对偶特性，将同一问题的Ｐｒｉｍａｌ和Ｄｕａｌ两种鞍点问题表达加权组合，提出组合型稳定化的混合／杂交元方法。在抽象理论框架下，建立了普遍适用的关于解的存在唯一性和近似解收敛误差估计的定理，作为一个应用，Ｒａｖｉａｒｔ－Ｔｈｏｍａｓ混合元的稳定化