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太赫兹频段粗糙面宽带一维距离像特性

物理学报 2023年第18期72卷 243-251页

作者：格根塔娜钟凯乔鸿展张献中李吉宁徐德刚姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 光电信息技术教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

基于太赫兹时域光谱技术搭建了近单站宽带太赫兹脉冲一维距离像的测量系统,其距离分辨率可达亚毫米量级.首先,利用该系统测量了多种形状目标的一维距离像,验证了测量系统的可靠性及通过目标的一维距离像中的散射特征位置分布来识别其外... 详细信息

基于太赫兹时域光谱技术搭建了近单站宽带太赫兹脉冲一维距离像的测量系统,其距离分辨率可达亚毫米量级.首先,利用该系统测量了多种形状目标的一维距离像,验证了测量系统的可靠性及通过目标的一维距离像中的散射特征位置分布来识别其外形特征的可行性.进而,通过测量不同粗糙度的铝板目标,结合粗糙表面散射基尔霍夫近似和微扰法理论,探究了目标表面粗糙度对于一维距离像强度及脉冲宽度的影响规律.此外,发现双站系统中一维距离像的时延与目标姿态的改变方向有关.相关研究结果对太赫兹雷达目标探测与识别具有一定的指导意义.

关键词：太赫兹雷达粗糙目标散射特性太赫兹时域光谱系统一维距离像

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基于一维距离像的目标识别方法研究

微波学报 2023年第S1期39卷 244-247页

作者：何子豪冯靖凯吴一凡赵严薛文南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

一维距离像可为雷达对目标的识别提供重要依据,频率捷变LFMCW雷达具有距离分辨率高,抗干扰性能强等优点,本文采用该体制雷达对典型坦克目标进行基于一维距离像的目标识别方法的研究。首先对目标一维距离像进行仿真,对比不同方位角、俯... 详细信息

一维距离像可为雷达对目标的识别提供重要依据,频率捷变LFMCW雷达具有距离分辨率高,抗干扰性能强等优点,本文采用该体制雷达对典型坦克目标进行基于一维距离像的目标识别方法的研究。首先对目标一维距离像进行仿真,对比不同方位角、俯仰角下的一维距离像,提出了一种基于一维距离像的连续多调频周期融合的目标识别方法,仿真结果表明该方法相较于单周期目标识别方法的识别率更高,稳定性更好。最后就噪声调幅干扰对两种目标识别方法的影响进行了仿真分析,结果表明连续多调频周期融合的目标识别方法受噪声调幅干扰的影响较小,且识别率更高。

关键词：一维距离像频率捷变LFMCW雷达目标识别目标散射中心噪声调幅干扰

激光雷达一维距离像数据预处理与目标识别定位研究

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激光雷达一维距离像数据预处理与目标识别定位研究

作者：张云鹏南京理工大学

学位级别：硕士

激光雷达具有波束窄、空间分辨率高、抗干扰能力强等突出优势,在目标探测和跟踪定位领域具有广阔的应用前景。通过激光雷达获取的一维距离像进行目标识别和中心定位是一种以目标几何轮廓为特征的目标识别和中心定位方法,是空中平台对地... 详细信息

激光雷达具有波束窄、空间分辨率高、抗干扰能力强等突出优势,在目标探测和跟踪定位领域具有广阔的应用前景。通过激光雷达获取的一维距离像进行目标识别和中心定位是一种以目标几何轮廓为特征的目标识别和中心定位方法,是空中平台对地面目标探测定位的有效手段。论文深入研究了激光雷达一维距离像数据的预处理方法和目标识别与中心定位方法,以提高一维距离像目标探测的准确率和中心定位的精确性。论文在深入资料调研的基础上,梳理了激光雷达一维距离像仿真和目标识别与中心定位研究的进展,引入了基于测距过程仿真原理和基于测距数据统计抽样原理的两种一维距离像仿真方法,仿真出了激光雷达在不同条件下获得的一维距离像。在此基础上,将激光雷达一维距离像看作一种特殊的距离值信号,进行了单一滤波方法的降噪效果分析,并提出了Savitzky-Golay滤波和L梯度最小化算法相结合的联合降噪方法,能在滤除噪声的同时尽可能保留更多的高频成分,且整体降噪效果稳定。在一维距离像识别与定位研究方面,提出了将皮尔逊相关估计识别宽度特征和数学形态学处理识别高度特征相结合的算法,经仿真验证,该方法可以实现基于目标宽度特征和高度特征的识别与中心定位。此外,论文还搭建了地面水平扫描目标一维距离像获取实验装置,获取了不同噪声大小下激光雷达的一维距离像数据,并利用本文提出的滤波降噪方法和目标识别定位方法进行了处理,结果表明,在激光回波信噪比低到7.60d B时,目标识别正确概率仍可达到92%,中心定位精度0.1m。在此基础上,还对激光雷达从塔台上对复杂地物背景下目标扫描获得的一维距离像进行了识别与定位处理,目标识别正确率达到99.2%,中心定位精度为0.29m。

关键词：激光雷达一维距离像目标识别降噪预处理

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激光雷达一维距离像模拟生成器

激光雷达一维距离像模拟生成器

作者：陈鑫南京理工大学

学位级别：硕士

激光雷达距离像模拟可以代替外场实验为后续目标识别工作提供数据库,其性能优劣直接影响目标识别的鲁棒性。本文针对目前激光雷达距离像模拟数据大多是理想的且无法随机变化的问题,研制了一种可调节激光信号特性、噪声分布和目标特性参... 详细信息

激光雷达距离像模拟可以代替外场实验为后续目标识别工作提供数据库,其性能优劣直接影响目标识别的鲁棒性。本文针对目前激光雷达距离像模拟数据大多是理想的且无法随机变化的问题,研制了一种可调节激光信号特性、噪声分布和目标特性参数的激光雷达一维距离像模拟生成器。本文针对末端敏感激光雷达扫描地面目标形成距离像这一过程,对激光雷达一维距离像的产生过程建模,包括激光发射脉冲产生、噪声生成、回波生成、数字滤波、信号鉴别和距离计算等环节。在此基础上,分别对激光垂直入射和倾斜30°角入射平面单目标和多目标的回波信号进行仿真,得到了由远到近沿轴向经过目标时回波波形的演变规律。进一步仿真生成激光雷达一维距离像,并根据均方误差、峰值信噪比和决定系数这几个评价参数,分析激光雷达参数(包括回波信号、阈值鉴别电平、噪声均方根和目标距离)对一维距离像质量的影响。完成了激光雷达一维距离像模拟生成器硬件部分的电路与程序设计,将上位机仿真的一维距离像数据传输给STM32,写入存储器中;STM32根据后端测试机的指令,从存储器中读取数据并以10k Hz的频率传给测试机,实现了激光雷达一维距离像的实时仿真输出。并在上位机中设计基于Labview的控制与显示程序。实验研究了平面多目标的激光回波信号、激光雷达单点测距数据的统计分布。进而实验研究了激光雷达在定高处的一维距离像,以及激光回波信号、阈值鉴别电平对一维距离像质量的影响;研究了激光雷达在螺旋式下降过程中,目标距离对一维距离成像质量的影响。实验结果和仿真结果相似性较高且变化规律相一致,从而证明该模拟生成器是可行的。

关键词：激光雷达一维距离像距离像模拟生成器回波波形

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对雷达一维距离像目标识别的干扰技术研究

对雷达一维距离像目标识别的干扰技术研究

作者：秦洋瑞西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着雷达信号的带宽不断增大,雷达目标识别技术迅速发展。目前宽带雷达主要根据一维距离像、合成孔径雷达(SAR)图像和逆合成孔径雷达(ISAR)图像对探测目标进行识别。一维距离像目标识别技术近年来得到快速发展,针对雷达一维距离像目标... 详细信息

随着雷达信号的带宽不断增大,雷达目标识别技术迅速发展。目前宽带雷达主要根据一维距离像、合成孔径雷达(SAR)图像和逆合成孔径雷达(ISAR)图像对探测目标进行识别。一维距离像目标识别技术近年来得到快速发展,针对雷达一维距离像目标识别的干扰技术研究已经成为新的研究方向。本文对雷达一维距离像目标识别的干扰技术展开了研究。对比分析了三种遮盖性干扰对一维距离像目标识别算法的干扰性能,研究了基于时延的假目标干扰和基于灵巧噪声的假目标干扰,提出了可以产生多个假目标的基于梳状谱的灵巧噪声干扰,并通过仿真实验进行验证。首先,研究了雷达一维距离像目标识别的技术。主要梳理了一维距离像的成像原理及敏感特性,说明了一维距离像的特征提取方法,以及马氏距离分类器、贝叶斯分类器、支持向量机(SVM)分类器和卷积神经网络(CNN)分类器的原理,通过FEKO建模仿真出三种目标一维距离像,并通过仿真实验统计出这四种分类器对三种目标的识别结果。其次,研究了针对一维距离像识别的遮盖性干扰。讨论了干扰的机理和干扰信号的数学模型。通过仿真实验研究了不同干信比的遮盖性干扰信号,统计出四种分类器对于三种目标的识别率变化情况,并进了对比分析。最后,研究了对于一维距离像目标识别的欺骗干扰技术。研究了针对于分类器的基于时延的一维距离像假目标干扰,对其进行了理论推导以及仿真验证,实验结果表明该种干扰样式参数设置复杂,且对分类器的欺骗干扰效果不理想;因此主要针对一维距离像目标识别中的特征提取过程,研究了基于灵巧噪声的一维距离像假目标干扰,对其进行了理论推导,并说明了实现流程,并通过仿真验证了干扰的可行性,然后对基于灵巧噪声的假目标干扰进行了改进,提出了可以产生多个假目标的基于梳状谱的灵巧噪声干扰,通过理论推导证明了干扰的可行性,并且说明了实现流程,以及通过仿真实验对其进行了验证。基于以上研究,得出结论:对于遮盖性干扰而言,在不同干信比下,噪声调频干扰对于四种分类器的干扰性能最好;基于灵巧噪声的假目标干扰,可以产生单个假目标一维距离像,基于梳状谱的灵巧噪声干扰,产生多个假目标一维距离像。具有一定的工程参考价值。

关键词：一维距离像目标识别遮盖性干扰欺骗干扰

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基于典学习的雷达一维距离像未知目标判别

基于典学习的雷达一维距离像未知目标判别

作者：骆军苏电子科技大学

学位级别：硕士

在传统雷达一维距离像目标识别中,待识别目标必须参加模型训练,才能进行正确识别。而实际应用时,待识别目标可能是未参与训练的未知目标,会被错误识别为已知目标。因此,在进行传统的目标识别前有必要判别待识别目标的库属性,确认其是已... 详细信息

在传统雷达一维距离像目标识别中,待识别目标必须参加模型训练,才能进行正确识别。而实际应用时,待识别目标可能是未参与训练的未知目标,会被错误识别为已知目标。因此,在进行传统的目标识别前有必要判别待识别目标的库属性,确认其是已知目标还是未知目标。因此,本文针对基于字典学习的未知目标判别方法展开研究,主要内容如下:1.提出了一种基于参数最优正则化K次奇异值分解字典学习的未知目标判别方法。该方法通过在常规K次奇异值分解字典学习优化问题中添加稀疏编码正则项,有效解决稀疏编码不适定问题;同时,利用L曲线自动设置最优的正则化参数,避免了常规正则化K次奇异值分解字典学习中正则化参数固定的缺点,改善字典学习性能,进一步提高判别率。仿真实验结果表明,当信噪比为15dB时,该方法的判别率较高斯核支持向量数据域描述、常规K次奇异值分解字典学习、正则化K次奇异值分解字典学习等三种判别方法分别提升9.11%、3.8%、3.48%。2.提出了一种基于多核融合字典学习的未知目标判别方法。该方法通过在字典学习中引入核方法,实现对目标数据的非线性稀疏表示;同时,根据判别贡献度加权规则融合多个核函数,提升字典的学习能力,有效改善判别性能。仿真实验结果表明,当信噪比为5dB时,该方法的判别率相比于多项式核字典学习和高斯核字典学习等判别方法分别提升4.83%、3.66%。3.提出了一种基于多核融合判别字典学习的未知目标判别方法。该方法将多核融合方法与判别字典进行结合,使稀疏系数具有较强的判别能力,同时增加字典的非线性重构性能,从而提高对未知目标的判别率。仿真实验结果表明,当信噪比为5dB时,该方法的判别率相较于多项式核判别字典学习和高斯核判别字典学习等判别方法分别提升2.5%、3.08%。

关键词：未知目标判别一维距离像字典学习

毫米波Costas编码雷达动目标一维距离像运动补偿

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红外与毫米波学报 2005年第5期24卷 344-347页

作者：刘静李兴国李跃华南京理工大学江苏南京210094

毫米波Costas编码雷达是一种高距离分辨率雷达,运动补偿是其实现距离高分辨率的核心技术.提出了一种基于时域的运动补偿方法,并对其测速精度进行了分析.仿真结果表明该方法是可行的,具有速度快的优点.

关键词：高分辨率雷达运动补偿一维距离像 Costas编码

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机动目标一维距离像的展宽与补偿分析

宇航学报 2008年第4期29卷 1364-1368页

作者：李文臣王雪松王国玉国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073

大加速度机动目标的宽带一维像会产生模糊,只有速度补偿很难很好地改善成像效果。针对机动目标一维距离像展宽和补偿进行研究,给出了机动目标宽带脉冲回波信号模型,提出了展宽系数来衡量频谱展宽,然后定量分析了目标运动速度和加速度对... 详细信息

大加速度机动目标的宽带一维像会产生模糊,只有速度补偿很难很好地改善成像效果。针对机动目标一维距离像展宽和补偿进行研究,给出了机动目标宽带脉冲回波信号模型,提出了展宽系数来衡量频谱展宽,然后定量分析了目标运动速度和加速度对测距和展宽的影响,最后给出了速度和加速度补偿方法和机动目标测距表达式。实验结果表明速度和加速度补偿方法很好地解决了目标机动频谱展宽。

关键词：一维距离像频谱展宽系数速度补偿加速度补偿机动目标

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高分辨雷达去斜处理一维距离像速度补偿技术

系统工程与电子技术 2004年第12期26卷 1757-1759页

作者：王瑜秦忠宇文树梁中国航天科工集团二院二十三所北京100854

针对常用高分辨雷达去斜处理方法受到目标速度影响的问题,分析了目标运动对高分辨雷达去斜处理一维距离像的影响。利用包络随散射点分布和分布散度用熵度量的特点,基于最小熵原理提出了对分法搜索目标速度,并介绍了该方法的计算流程及... 详细信息

针对常用高分辨雷达去斜处理方法受到目标速度影响的问题,分析了目标运动对高分辨雷达去斜处理一维距离像的影响。利用包络随散射点分布和分布散度用熵度量的特点,基于最小熵原理提出了对分法搜索目标速度,并介绍了该方法的计算流程及利用其进行速度补偿的实现过程。仿真结果表明,该方法具有很好的速度补偿效果,节省计算量。

关键词：高分辨雷达 Stretch处理一维距离像速度补偿最小熵对分法