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无人机载雷达在冰厚及冰层结构探测中的应用

排灌机械工程学报 2021年第6期39卷 630-636页

作者：刘辉冀鸿兰罗红春郜国明张宝森牟献友内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003

为提高黄河冰厚测量效率,利用无人机载雷达对黄河内蒙古什四份子弯道进行了冰厚测验,并与人工实测冰厚进行了对比,描述了冰层典型特征雷达图谱.结果表明:弯道冰厚分布不均匀,整体冰厚40~80 cm,纵向冰厚沿程逐渐减小,弯顶处冰厚最小,横... 详细信息

为提高黄河冰厚测量效率,利用无人机载雷达对黄河内蒙古什四份子弯道进行了冰厚测验,并与人工实测冰厚进行了对比,描述了冰层典型特征雷达图谱.结果表明:弯道冰厚分布不均匀,整体冰厚40~80 cm,纵向冰厚沿程逐渐减小,弯顶处冰厚最小,横向冰厚凹岸侧大于凸岸侧,清沟断面冰厚呈小-大-小趋势,靠近水面位置冰厚最小;立封区测验效果一般,雷达测量结果大于人工测量结果,误差在10%左右,平封处精度良好,误差在5%以下,雷达与人工对冰厚走向的测量结果基本一致;雷达波在冰层中传播速度为15~17 cm/ns;雷达图谱可以反映冰层结构,确定裂缝的走向、位置,平立封冰盖的雷达图谱差别较大.无人机载雷达能快速对一定区域的冰厚进行连续测量,极大地提升了小范围冰厚的测验效率,为分析黄河冰的冻融过程、冰层结构提供了技术参考,是一种较为理想的冰层探测方法.

关键词：冰厚无人机载雷达雷达图谱黄河什四份子

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无人机载雷达在露天矿边坡位移监测中的应用

煤矿安全 2018年第3期49卷 118-120,124页

作者：贺凯安标国家矿用产品安全标志中心北京100013

将无人机载雷达技术应用在露天煤矿边坡位移监测中,通过对机载激光雷达系统组成和测距原理的研究,以及数据生成环节和数据处理流程的研究,获取露天矿边坡的数字高程模型。通过对点云数据的分析表明,该技术可获取矿山边坡的数字高程模型... 详细信息

将无人机载雷达技术应用在露天煤矿边坡位移监测中,通过对机载激光雷达系统组成和测距原理的研究,以及数据生成环节和数据处理流程的研究,获取露天矿边坡的数字高程模型。通过对点云数据的分析表明,该技术可获取矿山边坡的数字高程模型及边坡形态,为矿山边坡变形监测与灾害预报提供有效的预警信息。

关键词：无人机载雷达露天矿山边坡边坡位移监测点云数据数字高程模型

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一种新的无人机载雷达非均匀杂波抑制方法

深圳大学学报（理工版） 2019年第5期36卷 489-496页

作者：陈洪猛刘京李明易晓丽穆贺强鲁耀兵北京无线电测量研究所北京100854 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071

无人机载雷达可以对感兴趣的重点区域和目标进行持续跟踪,在军用和民用领域都有广泛应用前景.然而载机平台的运动会带来地杂波谱的展宽,致使潜在的低速微弱目标淹没在强地杂波中.为了解决无人机机载雷达非均匀环境下的地面杂波抑制问题... 详细信息

无人机载雷达可以对感兴趣的重点区域和目标进行持续跟踪,在军用和民用领域都有广泛应用前景.然而载机平台的运动会带来地杂波谱的展宽,致使潜在的低速微弱目标淹没在强地杂波中.为了解决无人机机载雷达非均匀环境下的地面杂波抑制问题,提出一种基于恒虚警样本选择策略的非均匀下视杂波抑制方法.通过距离分块策略解决距离空变带来的非均匀样本的差异,通过低门限恒虚警(constant false alarm rate,CFAR)策略剔除孤立的强杂波散射点和疑似运动目标对训练样本的影响,降低非均匀样本单元对协方差矩阵估计的干扰,从而提高非均匀环境下对杂波的抑制性能.结合一组实测挂飞数据,对比了不同杂波抑制方法对运动目标检测的影响.实测数据验证所提方法有效.

关键词：无人机空时自适应处理地面运动目标检测杂波抑制样本筛选非均匀环境无人机载雷达恒虚警

基于微多普勒效应的无人机载雷达对典型舰船目标智能识别研究

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基于微多普勒效应的无人机载雷达对典型舰船目标智能识别研究

作者：李凡南京理工大学

学位级别：硕士

随着战争模式的发展,对敌方舰船目标进行准确识别与精确打击已成为现代海战取胜的关键。而现代飞控技术的进步,更使得无人机成为对地海目标进行侦察打击的主要平台。相比于基于光学成像和合成孔径雷达成像的经典识别方法,微多普勒效应... 详细信息

随着战争模式的发展,对敌方舰船目标进行准确识别与精确打击已成为现代海战取胜的关键。而现代飞控技术的进步,更使得无人机成为对地海目标进行侦察打击的主要平台。相比于基于光学成像和合成孔径雷达成像的经典识别方法,微多普勒效应作为目标独一无二的特征,不仅具有全天候全天时的特点,而且计算量小,能够区分真假目标,已在地面目标和空中目标识别领域获得广泛运用。因此,本文以无人机载雷达为基础,重点研究了典型舰船目标的微多普勒效应、典型舰船目标的微多普勒信号分离、基于微多普勒特征的典型舰船目标精确识别等内容,并通过外场试验验证了本文所提算法的有效性,具体工作如下:1、基于舰船受海浪波动的影响导致的微多普勒效应,建立海上目标的运动与微动模型。本文分别建立驱逐舰、航空母舰和邮轮的平动、摆动与天线旋转的微多普勒信号模型,推导相关微多普勒调制数学表达式,同时海杂波分布模型与背景噪声也是不可忽略的。通过电磁仿真确定驱逐舰、航空母舰和邮轮三类典型舰船目标的强散射点分布情况,对舰船各强散射点目标运动与微动的轨迹分析与物理受力分析,对应解释了频域中的信号特征与差异。2、通过维特比算法分离舰船目标的微多普勒信号。不同舰船目标的微动不同,微多普勒回波信号不同,同时微多普勒信号都耦合在舰船运动信号中。为加以区别信号,提取差异特征,引入了维特比算法原理,提出了新的分离算法。通过改变奖励机制,依次分离出舰船平动多普勒信号、舰船摆动微多普勒信号和天线旋转微多普勒信号。3、分别从特征机器学习与残差网络深度学习两个方向,对典型舰船目标进行精确识别分类。对分离后的信号图进行特征提取,并送入支持向量机学习,在信噪比高于5d B时有较高的识别精度。但低于0d B信噪比时,识别精度大大降低。残差网络自身拥有抗噪声的特性,能有效减小噪声影响,正确识别目标时频图。通过加入Res Net网络,构建深度残差学习网络进行学习,即使在-10d B信噪比时,海上目标识别的综合精度依旧在90%以上,其优越的抗噪声能力远远超过特征学习,具有普适性与鲁棒性。4、设计海上舰船模拟实验系统。首先确定舰船与无人机载雷达的相对位置,等比例缩放距离并保持探测角度,将原本的海上实验场景转化为湖泊中的实验场景;其次通过电磁仿真确定驱逐舰、航空母舰与邮轮的强散射点位置,并通过在实验小船上等比例的位置放置角反,实现船只的强散射点拟真;最后通过人力控制船只的晃动幅度,尽可能模仿海上的风浪。并通过模拟实验结果验证了仿真建模的正确性。对实验样本进行识别分类,识别精度达92.5%,验证深度残差学习网络的正确性。真实的舰船实验场景中,该精度有望提高。

关键词：舰船目标识别无人机载雷达微多普勒效应特征提取残差网络

冰层探地雷达正演模拟及无人机载雷达河冰探测研究

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冰层探地雷达正演模拟及无人机载雷达河冰探测研究

作者：刘辉内蒙古农业大学

学位级别：硕士

我国北方的河流以及一些大型调水工程在冬季会发生封冻现象。要想防治河冰引发的灾害,就要深入冰层内部掌握冰生长各阶段的特性。探地雷达作为一种先进的无损勘探技术,已经成功运用到冰层探测中。但在河冰领域,其仍然存在图谱解译困难... 详细信息

我国北方的河流以及一些大型调水工程在冬季会发生封冻现象。要想防治河冰引发的灾害,就要深入冰层内部掌握冰生长各阶段的特性。探地雷达作为一种先进的无损勘探技术,已经成功运用到冰层探测中。但在河冰领域,其仍然存在图谱解译困难、测量过程受时间空间限制大等问题。基于此,本文基于时域有限差分法建立冰层模型,进行正演模拟,建立常见冰下结构体的图像特征库。基于无人机载雷达技术,对黄河什四份子弯道冰层进行了探测,提取冰厚及雷达图谱,验证其冰厚测量精度,解译实测冰层雷达图谱。通过信号处理方法对雷达原始数据进行了更深层次的信号处理。主要研究成果如下:(1)冰层中异常体回波强烈,通常呈规则或不规则的双曲线特征。圆形异常体呈现规则的双曲线,矩形异常体呈现顶端较平的双曲线,层冰层气回波为多条顶端较平的双曲线上下无间隙排列,层冰层水回波表现为多层矩形含水带回波叠加,破碎带呈现多条双曲线无规则叠加形态,裂缝呈现与界面回波相切的双曲线。含水异常体处发生强反射,会呈现多条反射波。(2)不同形态的冰-水界面反射波形态不同。水平和斜界面回波为一条直线,上起伏界面回波为三条直线,下起伏界面回波呈两条水平线和中间下嵌的双曲线形态,波浪型、大锯齿及小锯齿型界面回波为双曲线交叉叠加成的不规则渔网状波形,波浪形界面回波能量强,大锯齿回波顶端出现绕射波,小锯齿回波能量弱,反向弯曲界面回波呈现两条位置不同的双曲线。(3)什四份子弯道冰厚分布不均匀。纵向冰厚沿程逐渐减小,2019年凹岸侧冰厚多在70-80cm,凸岸侧多在50-60cm,2020年凹岸侧冰厚多在60-75cm,凸岸侧冰厚多在50-60cm,清沟断面冰厚呈小-大-小趋势。机载雷达稳封期冰厚测量误差2019年多在5%以下,2020年多在10%以下。开河期冰厚多在13cm左右,凹岸侧平均冰厚14.29cm,凸岸侧平均冰厚11.39cm。(4)实测雷达图谱可参考正演模拟图像进行解译。弯道凹岸冰层下多含水带、裂缝、破碎带等异常结构,凸岸冰层较均匀,开河期冰层雷达图谱基本分平整冰层、复杂冰层、清沟及完全消融等四种,深层信号处理可呈现多角度的雷达图谱。(5)电磁波在冰层中传播速度会受到冰层介电特性、冰体结构及冰层界面平整度的影响。在黄河冰层中传播速度在15cm/ns-17cm/ns之间,黄河冰层介电常数多在3.2上下浮动。

关键词：探地雷达正演模拟无人机载雷达冰层探测冰厚雷达图谱

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无人机载雷达检测露天矿边坡位移分析

价值工程 2020年第33期39卷 179-181页

作者：王崇内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司通辽029200

此次研究以某露天矿区为例,首先介绍该矿区边坡的实际情况,然后将无人机载雷达检测技术应用其中,通过详细分析无人机载雷达监测原理、目的及流程,以此获取露天边坡位移形态,实现对露天矿边坡的全方位监测,为矿山边坡变形与灾害预报提供... 详细信息

此次研究以某露天矿区为例,首先介绍该矿区边坡的实际情况,然后将无人机载雷达检测技术应用其中,通过详细分析无人机载雷达监测原理、目的及流程,以此获取露天边坡位移形态,实现对露天矿边坡的全方位监测,为矿山边坡变形与灾害预报提供有效的预警信息的同时,给开采部门安全、高效开采工作实施提供帮助。

关键词：露天矿无人机载雷达边坡位移监测系统

基于互质阵列的无人机载雷达空时自适应处理技术研究进展

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惠州学院学报 2022年第6期42卷 15-21页

作者：汪小叶惠州学院计算机科学与工程学院广东惠州516007

无人机载雷达是一种架设在无人机上的雷达传感器,相比有人机载雷达,具有设计灵活、安全系数高、自主控制能力强、任务种类多样等特点,在军事和民用领域都具有重要的应用价值。互质阵列是一种不满足奈奎斯特采样条件的稀疏空域采样方式,... 详细信息

无人机载雷达是一种架设在无人机上的雷达传感器,相比有人机载雷达,具有设计灵活、安全系数高、自主控制能力强、任务种类多样等特点,在军事和民用领域都具有重要的应用价值。互质阵列是一种不满足奈奎斯特采样条件的稀疏空域采样方式,具有孔径增大和自由度增多的特点,可提高参数分辨能力和杂波抑制性能,能够用于实现无人机载雷达的小型化和低成本化的需求,因此其备受雷达研究学者的关注。空时自适应处理(STAP)是机载雷达地杂波抑制的关键技术,分别从互质阵列引入无人机载雷达的重要意义、互质阵列STAP杂波自由度分析、互质阵列STAP方法等方面主要研究进展进行综述,然后讨论了互质阵列STAP技术走向实用化过程中所面临的关键问题,并提出了需要或值得进一步研究的方向。

关键词：无人机载雷达互质阵列空时自适应处理(STAP) 虚拟重构杂波抑制

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某型无人机载雷达的结构设计

电子机械工程 2016年第4期32卷 39-42页

作者：王朋侯守武刘巍中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥230088

无人机具有研制成本低、环境适应能力强等优势,广泛应用在民用和军用上,但无人机体积较小,研制高可靠性的小型化和轻型化无人机载雷达难度较大。文中论述了某无人机载雷达结构设计的总体方案,利用功率射频单元与天线单元结构一体化和环... 详细信息

无人机具有研制成本低、环境适应能力强等优势,广泛应用在民用和军用上,但无人机体积较小,研制高可靠性的小型化和轻型化无人机载雷达难度较大。文中论述了某无人机载雷达结构设计的总体方案,利用功率射频单元与天线单元结构一体化和环控一体化设计,实现了无人机载雷达的小型化和轻型化设计,并通过力学仿真和热仿真验证了该方案的可行性。该设计方案成功解决了无人机载雷达占用空间小、重量要求苛刻及无人机无法提供液冷源等技术难题,可供今后同种类型无人机载雷达的结构设计参考。

关键词：无人机载雷达结构总体设计结构一体化设计环控一体化设计

融合无人机载雷达与RGB影像的建筑物特征研究

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信息记录材料 2023年第11期24卷 246-248页

作者：罗潇姝四川建筑职业技术学院四川德阳618000

通过将机载雷达数据和RGB(red、green、blue)影像相结合,可以获取更全面和准确的建筑物信息。研究融合无人机载雷达和RGB影像数据以提取和分析建筑物特征的方法和应用,从而为城市规划、土地利用、建筑识别和功能分析等领域提供有力支持... 详细信息

通过将机载雷达数据和RGB(red、green、blue)影像相结合,可以获取更全面和准确的建筑物信息。研究融合无人机载雷达和RGB影像数据以提取和分析建筑物特征的方法和应用,从而为城市规划、土地利用、建筑识别和功能分析等领域提供有力支持。研究将探索数据融合方法、特征提取算法和建筑物分类与分析模型,以实现更高效、精确的建筑物特征研究。

关键词：无人机载雷达 RGB影像建筑物特征

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