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基于深度学习的探地雷达二维剖面图像结构特征检测方法

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电子与信息学报 2022年第4期44卷 1284-1294页

作者：王辉欧阳缮刘庆华廖可非周丽军桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004 贺州学院人工智能学院贺州542899 桂林电子科技大学卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心桂林541004 山西省交通科技研发有限公司太原030032

该文针对探地雷达(GPR)2维剖面图像中目标特征提取困难及其识别精度较低等问题,采用深度学习方法来提取2维剖面图像中目标的特征双曲线。根据GPR工作的物理机制,设计了一种级联结构的卷积神经网络(CNN),先检测并去除回波数据中的直达波... 详细信息

该文针对探地雷达(GPR)2维剖面图像中目标特征提取困难及其识别精度较低等问题,采用深度学习方法来提取2维剖面图像中目标的特征双曲线。根据GPR工作的物理机制,设计了一种级联结构的卷积神经网络(CNN),先检测并去除回波数据中的直达波干扰信号,再利用CNN得到B扫描(B-SCAN)图像的特征图,并对特征信号进行分类识别以提取目标的特征双曲线。同时,为处理各种干扰信号影响目标特征双曲线结构完整性的问题,提出了一种基于方向引导的特征数据补全方法,提高了目标特征双曲线识别的准确率。与方向梯度直方图(HOG)算法、单级式目标检测(YOLOV3)算法和更快速的区域卷积神经网络(Faster RCNN)算法相比,在综合评价指标F上该文方法的检测结果是最优的。

关键词：探地雷达深度学习特征检测卷积神经网络

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频率分集阵列的ISAR成像技术

国外电子测量技术 2023年第3期42卷 8-13页

作者：施兴相廖可非桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004 桂林电子科技大学卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心桂林541004

频率分集阵列(frequency diversity array,FDA)在雷达探测与成像中具有很大优势。然而,当FDA应用于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)时,FDA的自动扫描特性成为了需要解决的关键问题之一。针对该问题,将FDA持续性... 详细信息

频率分集阵列(frequency diversity array,FDA)在雷达探测与成像中具有很大优势。然而,当FDA应用于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)时,FDA的自动扫描特性成为了需要解决的关键问题之一。针对该问题,将FDA持续性聚集跟踪波束技术应用到ISAR成像中,实现了高能量积累的FDA-ISAR成像。首先通过该技术向位于不同时刻不同角度的目标重复发射脉冲信号,然后对跟踪波束的回波进行相位补偿,最后采用快速傅里叶变换算法完成二维成像。仿真结果表明,使用持续性聚焦跟踪波束可获得能量叠加的增益效果,并且结合此技术的FDA-ISAR成像系统可实现对运动目标的二维成像。

关键词：逆合成孔径雷达频率分集阵列成像持续性聚焦跟踪波束

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基于图信号处理的频控阵雷达目标定位方法

电子与信息学报 2023年第5期45卷 1559-1566页

作者：谢宁波欧阳缮廖可非王海涛蒋俊正桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004 卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心桂林541004

针对现代雷达应用对目标高精度测角和测距的需求,该文将图信号处理(GSP)应用于频控阵(FDA)雷达目标定位中,提出一种基于图信号处理的频控阵雷达目标定位新方法。首先,基于频控阵雷达几何模型及回波数据间的信号关联性构建回波数据的图... 详细信息

针对现代雷达应用对目标高精度测角和测距的需求,该文将图信号处理(GSP)应用于频控阵(FDA)雷达目标定位中,提出一种基于图信号处理的频控阵雷达目标定位新方法。首先,基于频控阵雷达几何模型及回波数据间的信号关联性构建回波数据的图信号模型,进而利用图傅里叶变换对上述图信号作图谱分解,构建2维谱峰搜索优化函数,最终有效获得目标的方位角-距离联合估计。仿真实验结果表明,该算法能够正确估计出目标的方位角和距离信息;在相同仿真条件下,算法的估计精度优于同类算法且提升了对弱目标的定位性能。

关键词：雷达目标定位阵列信号处理频控阵图傅里叶变换方位角-距离联合估计

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基于消卷积的三维成像雷达散射截面测量技术

科学技术与工程 2022年第16期22卷 6570-6576页

作者：任雯欣廖可非任浩田桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004 桂林电子科技大学卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心桂林541004

基于三维成像雷达散射截面积(radar cross section,RCS)测量技术是近年新兴的一种灵活、高效的RCS测量技术。该技术基于三维线阵合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)测量系统对目标进行近场三维高分辨成像,通过近远场变换算法,... 详细信息

基于三维成像雷达散射截面积(radar cross section,RCS)测量技术是近年新兴的一种灵活、高效的RCS测量技术。该技术基于三维线阵合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)测量系统对目标进行近场三维高分辨成像,通过近远场变换算法,得到目标的远场RCS,具备近场、外场测量能力。基于成像的RCS测量,其成像精度直接影响RCS的测量精度。为了得到高质量的RCS结果,就需要得到高分辨的图像。采用压缩感知三维成像算法对目标进行成像,有效提高了RCS的反演精度,并分析了改进CLEAN算法的抑制旁瓣原理,得出两种方法都是基于消卷积原理对旁瓣进行抑制。用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明压缩感知算法提取散射中心效果更好,且提高了RCS的反演精度。

关键词：改进的CLEAN算法压缩感知旁瓣抑制消卷积

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基于OBE理念的数字信号处理课程思政实践

佳木斯职业学院学报 2022年第11期38卷 115-117页

作者：廖可非桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

立足国家大力发展的课程思政以实现协同育人的时代背景,以成果导向教育理念作为理论基石,文章从数字信号处理课程思政现状入手,提出基于OBE理念的数字信号处理课程思政实践设计思路,挖掘探索成果导向的课堂教学内容和教学过程的思政建设... 详细信息

立足国家大力发展的课程思政以实现协同育人的时代背景,以成果导向教育理念作为理论基石,文章从数字信号处理课程思政现状入手,提出基于OBE理念的数字信号处理课程思政实践设计思路,挖掘探索成果导向的课堂教学内容和教学过程的思政建设点,改革课程持续改进式的课程思政评价体系,形成全过程、全方位育人格局,培养德才兼备的社会主义新人才。

关键词：课程思政 OBE理念数字信号处理课堂教学评价体系

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阵元与阵间频偏联合设计的FDA解模糊成像

国外电子测量技术 2023年第11期42卷 8-14页

作者：黄欣怡谢宁波廖可非李沁璘桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004 桂林电子科技大学卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心桂林541004

与传统相控阵(phased array, PA)相比,频率分集阵列(frequency diverse array, FDA)可以通过发射窄带信号获得宽带观测效果。然而,FDA波束方向图的距离角度耦合会带来模糊问题,解决耦合问题成为FDA成像的关键问题之一。为解决耦合问题,... 详细信息

与传统相控阵(phased array, PA)相比,频率分集阵列(frequency diverse array, FDA)可以通过发射窄带信号获得宽带观测效果。然而,FDA波束方向图的距离角度耦合会带来模糊问题,解决耦合问题成为FDA成像的关键问题之一。为解决耦合问题,提出了一种基于阵元内频率偏置和阵元间频率偏置联合设计的FDA结构,阵元内发射多组频率偏移不同的信号,并通过调整阵元内和阵元间的频率偏置将传输能量聚焦在期望的距离-角度区域来实现距离-角度解耦。利用所设计的FDA结构,无需依赖复杂的图像重建算法解决了目标的模糊性问题,实现多目标解除模糊成像。通过仿真实验结果验证了该模型对距离-角度解耦和目标解除模糊成像的有效性。

关键词：频率分集阵列距离-角度解耦解除模糊成像

基于Spark的合成孔径雷达压缩感知分布式成像

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科学技术与工程 2022年第10期22卷 4005-4010页

作者：郑灿廖可非欧阳缮谢宁波蒋俊正桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004 卫星导航定位与位置服务国家地方联合工程研究中心(桂林电子科技大学) 桂林541004 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室(桂林电子科技大学) 桂林541004

压缩感知(compressive sensing,CS)方法在合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像中应用广泛,但其存在计算时间长和计算能力扩展性不足等问题。为了解决上述问题,提出了一种基于Apache Spark的SAR压缩感知成像分布式成像方法... 详细信息

压缩感知(compressive sensing,CS)方法在合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像中应用广泛,但其存在计算时间长和计算能力扩展性不足等问题。为了解决上述问题,提出了一种基于Apache Spark的SAR压缩感知成像分布式成像方法。该方法首先将压缩后的数据沿方位角方向按每一行划分为行向量,然后通过Spark分布式计算平台进行距离向分布式并行重构;将距离向成像的结果矩阵按每一列划分成列向量,再通过Spark分布式计算平台进行方位向分布式并行重构,完成SAR压缩感知成像。此方法利用Spark基于内存的分布式并行计算优势,实现了计算速度是SAR压缩感知的1.9倍,是MapReduce的SAR压缩感知(MR-CS)方法的1.4倍,可见本文方法能够实现SAR压缩感知成像的加速。

关键词： Spark 压缩感知雷达成像分布式并行计算

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单激励三维SAR实验系统及成像技术研究

单激励三维SAR实验系统及成像技术研究

作者：廖可非电子科技大学

学位级别：硕士

阵列三维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像系统是一种新体制SAR系统。该系统是利用切航迹放置的阵列天线与平台直线运动相结合,合成虚拟面阵天线,以获得沿航迹和切航迹向的二维高分辨,并结合脉冲压缩技术获得距离向高... 详细信息

阵列三维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像系统是一种新体制SAR系统。该系统是利用切航迹放置的阵列天线与平台直线运动相结合,合成虚拟面阵天线,以获得沿航迹和切航迹向的二维高分辨,并结合脉冲压缩技术获得距离向高分辨的三维合成孔径雷达成像系统。借鉴稀疏阵列的概念,在每个脉冲重复周期内只接收一个通道的数据时的阵列三维SAR又称为单激励三维SAR。本文基于单激励三维SAR成像系统的特点,主要进行了单激励三维SAR信号模型和分辨率分析、成像算法研究、实验系统和方案设计、实测数据处理和实验误差的分析等方面的工作,主要内容为:1.从单激励三维SAR的系统结构着手,推导了单激励三维SAR的信号模型,并对其三维的理论分辨率进行了分析;对典型稀疏阵列天线相位中心轨迹的成像进行仿真;研究了适用于单激励三维SAR成像处理的三维BP成像算法。2.从工程实现的角度出发,提出了基于二维运动平台的单激励三维SAR实验系统设计方案,降低了原理验证系统的实现难度。3.设计了单激励三维SAR实验方案,从验证实验平台的可靠性开始,到对已知简单目标的成像实验,最后到复杂目标的成像实验,以验证单激励三维SAR系统原理的正确性和系统的可行性。4.阐述了单激励三维SAR的实验数据处理流程;展示了单激励三维SAR实验的一些主要成像结果,证实了单激励三维SAR系统的三维成像可行性;总结了单激励三维SAR实验数据处理中遇到的一些主要问题。5.分析了阵列三维SAR实验系统在实验中出现的三种对成像影响较大的误差——启动同步误差、速度误差与倾角误差,并提出了基于相位分析和基于强点能量的两种误差校正方法,利用实测数据验证了这两种方法的有效性。

关键词：单激励三维SAR 信号处理系统方案设计误差分析与校正

基于深度学习的GPR B-SCAN图像双曲线检测方法

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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电子学报 2021年第5期49卷 953-963页

作者：王辉欧阳缮廖可非晋良念桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004 贺州学院人工智能学院广西贺州542899

利用深度学习方法来处理探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)数据以提高GPR B-SCAN双曲线检测准确率.为了解决数据集样本不够的问题采用循环生成对抗网络(Cycle Generative Adversarial Networks,CycleGAN)算法对GPR B-SCAN图像数据进行增强.采用Faster R-CNN算子来定位双曲线图像区域,充分利用双曲线结构对称性及其方向差异性特征,设计与之对应的卷积核模板,通过卷积运算实现对B-SCAN图像中双曲线目标的有效分割.对双曲线目标采用最小二乘法进行二次曲线拟合得到精确的双曲线图像.与基于迁移学习的方法、HOG算法以及基于Hough变换的B-SCAN检测算法等相比,本文方法得到的结果在综合指标度量F上是最优的.

关键词：深度学习探地雷达循环对抗生成网络卷积运算