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舰船目标的合成孔径雷达成像研究

微波学报 2024年第2期40卷 22-29页

作者：武郭珊赵晔杨天赐杨鹏举任新成延安大学物理与电子信息学院延安716000

合成孔径雷达(SAR)成像技术已得到广泛应用。传统距离-多普勒(RD)算法在SAR成像中无法满足精度较高、运算率较小的需求,而线频调变标(CS)算法基于RD算法引入线性调频参考信号,可有效避免距离徙动校正中的插值计算,从而提高成像算法的计... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)成像技术已得到广泛应用。传统距离-多普勒(RD)算法在SAR成像中无法满足精度较高、运算率较小的需求,而线频调变标(CS)算法基于RD算法引入线性调频参考信号,可有效避免距离徙动校正中的插值计算,从而提高成像算法的计算效率,解决距离迁移问题。文中基于CS算法,从点目标拓展到简单立方体模型,最后对复杂舰船目标进行仿真成像,得到较为清晰的SAR仿真图像,验证了CS算法的有效性,可为复杂目标的辨别监测、反演研究,以及判断舰船航行方向及状态等提供一定的参考。

关键词：合成孔径雷达线频调变标算法舰船目标

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舰船目标运动状态光学卫星视频监测与估计

测绘学报 2023年第10期52卷 1679-1692页

作者：汪韬阳洪建智张过蒋永华李欣董天成韩煜祺王京印杨亚鹏徐从安武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 清华大学计算机系北京100084 北京跟踪与通信技术研究所北京100094 91977部队北京100036 海军航空大学信息融合研究所山东烟台264000 北京理工大学前沿技术研究院山东济南250300

光学卫星视频能够进行动目标连续监视,已成为当前研究热点。但目前多数研究仅针对基于视频像方的目标检测、跟踪及轨迹提取等方面,没有充分利用卫星载荷成像几何模型进行物方运动状态定量估计和精度验证。因此,本文提出一种基于光学卫... 详细信息

光学卫星视频能够进行动目标连续监视,已成为当前研究热点。但目前多数研究仅针对基于视频像方的目标检测、跟踪及轨迹提取等方面,没有充分利用卫星载荷成像几何模型进行物方运动状态定量估计和精度验证。因此,本文提出一种基于光学卫星视频的舰船目标运动状态定量估计方法,首先对卫星视频首帧进行精确定向;然后通过帧间稳像方法得到背景稳定的视频帧序列,在此基础上,针对正框目标跟踪方法定位精度低的问题,提出一种顾及旋转和尺度变化的舰船稳健跟踪方法进行目标跟踪;最后进行物方映射并估计目标运动轨迹、速度和方向。利用吉林一号光学视频卫星开展星海同步观测试验。实测结果表明,稀疏控制条件下的舰船目标几何定位精度为1.60 m,速度估计精度为0.18 m/s,方向估计精度为4.05°,相比同类方法具有显著提升,证明了本文方法的有效性和可行性。

关键词：光学卫星视频对地目标定位运动状态估计舰船目标精度

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舰船目标的合成孔径雷达成像研究

微波学报 2023年

作者：武郭珊赵晔杨天赐杨鹏举任新成延安大学物理与电子信息学院

合成孔径雷达成像(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术已得到广泛应用。传统距离-多普勒(Range Doppler， RD)算法在SAR成像中无法满足精度较高，运算率较小的需求，而线频调变标(Chirp Scaling， CS)算法是基于RD算法引入线性调频参... 详细信息

合成孔径雷达成像(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术已得到广泛应用。传统距离-多普勒(Range Doppler， RD)算法在SAR成像中无法满足精度较高，运算率较小的需求，而线频调变标(Chirp Scaling， CS)算法是基于RD算法引入线性调频参考信号，可有效避免距离徙动校正中的插值计算，从而提高成像算法的计算效率，解决距离迁移问题。本研究基于CS算法，从点目标拓展到简单立方体模型，最后对复杂舰船目标进行仿真成像，得到较为清晰的SAR仿真图像，验证了CS算法的有效性。本研究能为复杂目标的辨别监测、反演研究，以及判断舰船航行方向及状态等提供一定的参考。

关键词：合成孔径雷达线频调变标(CS)算法舰船目标

基于Bagging-GPR的舰船目标RCS频率外推技术

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中国舰船研究 2023年第4期18卷 103-110页

作者：侯牡玉弓树宏肖东海左炎春刘峪西安电子科技大学物理学院陕西西安710071 西安电子科技大学信息感知技术协同创新中心陕西西安710071

[目的]针对高频情况下使用传统仿真、实测方法获取舰船目标RCS受限的问题,提出一种结合引导聚集(Bagging)算法与基于谱混合协方差函数的高斯过程回归(GPR)模型的混合方法(Bagging-GPR),从而根据仿真和实测得到的低频段RCS数据,准确高效... 详细信息

[目的]针对高频情况下使用传统仿真、实测方法获取舰船目标RCS受限的问题,提出一种结合引导聚集(Bagging)算法与基于谱混合协方差函数的高斯过程回归(GPR)模型的混合方法(Bagging-GPR),从而根据仿真和实测得到的低频段RCS数据,准确高效地外推高频段的RCS数据。[方法]首先,根据舰船目标低频段单站RCS数据,以重采样的方式获取训练子集,并使用基于谱混合协方差函数的GPR模型对各子集的RCS数据在频域上进行外推;然后,通过Bagging算法将各子集的外推结果进行混合,以进一步提高GPR的外推精度和鲁棒性;最后,分别在舰船模型的仿真数据集和实测数据集上对Bagging-GPR混合方法的性能予以试验验证。[结果]结果表明,Bagging-GPR可以实现实时外推,预测值与仿真值、实测值基本一致,均方根误差很小。[结论]所提方法具有较高的频域RCS数据外推精度和良好的鲁棒性,可为快速获取目标的高频RCS特征提供一种新的技术手段。

关键词：雷达散射截面舰船目标高斯过程回归引导聚集算法外推

舰船目标非网格多散射点距离副瓣迭代抑制算法

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无线电工程 2023年第4期53卷 745-753页

作者：徐婧王玉莹张劲东孟凡君南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京211106 南京船舶雷达研究所江苏南京211106

针对舰船目标非网格多散射点的距离副瓣高、难以有效抑制的问题,采用改进空间谱估计算法——Multiple Signal Classification(MUSIC)对目标多散射点网格偏移量进行解相干和超分辨估计,在此基础上构建目标非网格多散射点模型,提出一种基... 详细信息

针对舰船目标非网格多散射点的距离副瓣高、难以有效抑制的问题,采用改进空间谱估计算法——Multiple Signal Classification(MUSIC)对目标多散射点网格偏移量进行解相干和超分辨估计,在此基础上构建目标非网格多散射点模型,提出一种基于最小均方误差(Minimum Mean Squared Error, MMSE)准则的非网格强散射点距离副瓣抑制算法。仿真和实测数据结果表明,该算法在准确估计非网格偏移量的基础上,能够有效抑制距离非网格多散射点目标的副瓣。

关键词：舰船目标非网格多散射点距离副瓣迭代抑制最小均方误差

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舰船目标图像特征识别系统研究

舰船科学技术 2023年第5期45卷 182-185页

作者：周书强耿瑞焕河南理工大学鹤壁工程技术学院河南鹤壁458030

海上遥感图像的目标探测与特征提取是一项非常重要的技术,特别是近年来光学探测仪器、计算机处理器等获得了迅速发展,使遥感技术的应用能力不断提升。本文分别从小波变换的遥感图像前处理、基于视觉显著性的船舶目标候选区域提取以及基... 详细信息

海上遥感图像的目标探测与特征提取是一项非常重要的技术,特别是近年来光学探测仪器、计算机处理器等获得了迅速发展,使遥感技术的应用能力不断提升。本文分别从小波变换的遥感图像前处理、基于视觉显著性的船舶目标候选区域提取以及基于FPGA的舰船目标图像特征识别系统搭建等方面进行详细研究,对于改善当前海上舰船遥感技术的应用质量有一定意义。

关键词：舰船目标遥感图像小波变换视觉显著性 FPGA

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舰船目标毁伤评估研究与系统设计

舰船目标毁伤评估研究与系统设计

作者：刘家昊江苏科技大学

学位级别：硕士

近几年,亚太地区局势紧张,中国的和平发展受到严重威胁。海上作战必将成为未来主要的作战环境,水面舰船也必将在未来的战场中起到举足轻重的作用。因此,对水面舰船进行目标毁伤评估是非常必要的。本文将以半穿甲战斗部对某外军典型舰船... 详细信息

近几年,亚太地区局势紧张,中国的和平发展受到严重威胁。海上作战必将成为未来主要的作战环境,水面舰船也必将在未来的战场中起到举足轻重的作用。因此,对水面舰船进行目标毁伤评估是非常必要的。本文将以半穿甲战斗部对某外军典型舰船的打击为研究对象,基于目标易损性/武器战斗部威力分析（V/L）法对舰船目标进行毁伤评估,并建立毁伤评估系统。具体研究内容如下:（1）首先进行舰船目标易损性分析。通过收集查阅某驱逐舰的相关文献资料,了解其基本概况包括船型参数及设备组成。然后以功能作为毁伤树顶事件建立毁伤树模型,将其功能和系统设备建立具体的逻辑关系。接着按照功能丧失程度作为毁伤评估准则,最后基于Solidworks三维建模软件建立了舰船目标的易损性可视化模型,完成舰船目标的易损性分析。（2）然后进行武器战斗部威力分析。本文选取的研究对象为半穿甲战斗部,需考虑其侵彻和内爆两个过程。基于ANSYS有限元仿真软件中的显示动力学模块进行仿真计算,得到了该半穿甲战斗部在不同条件下对该舰船目标舷侧液舱的侵彻深度。基于弹体的变形程度判断其弹体的安定性是否满足要求,并得到了肯定的仿真结果。最后基于弹体爆炸的冲击波理论计算公式进行冲击波峰值超压的计算,完成对半穿甲战斗部的威力分析。（3）接着进行舰船目标毁伤概率计算。针对本文的研究内容引入了新的毁伤概率的计算公式,对该公式中的侵彻概率、弹体安定性满足要求的概率、冲击波毁伤概率和击中概率分别进行计算。首先基于ANSYS有限元仿真计算方法,进一步增加工况拟合出弹体不同初速度和角度与剩余速度的函数关系,并将其作为弹体的侵彻概率的计算依据;基于理论公式计算出冲击波的毁伤概率和安定性满足要求的概率;基于蒙特卡洛法进行了半穿甲战斗部对舰船目标的模拟打击,计算出了各个设备击中概率;从而得到较为精确的毁伤概率评估结果。最后基于拉丁超立方随机抽样方法对毁伤概率中的侵彻概率计算结果进行有效性验证,验证结果表明拟合的函数关系与仿真结果之间的误差在工程允许的范围内,完成舰船目标毁伤概率计算。（4）最后进行毁伤评估系统开发。基于Python编程语言中的tkinter模块进行毁伤评估系统的程序开发。首先基于模块化设计,确定评估系统的功能模块,然后基于模块进行系统架构设计和系统工作流程设计。接着将有限元仿真计算结果的近似拟合函数、冲击波峰值的理论计算公式和毁伤等级划分准则编入程序中,以相关参数输入作为自变量,得到毁伤评结果。最后进行毁伤评估系统的成果展示,验证了舰船目标毁伤评估系统的实用性和有效性。

关键词：舰船目标半穿甲战斗部目标易损性/武器战斗部威力分析（V/L）法蒙特卡洛法毁伤评估系统

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宽带复合双基地雷达舰船目标长度估计方法

电子与信息学报 2023年

作者：艾小锋邱梦奇胡旖航徐志明赵锋国防科技大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室

舰船目标长度特征对舰船目标识别具有重要作用，该文提出一种基于宽带复合双基地雷达联合观测的舰船目标长度估计方法。该方法综合利用单/双基地雷达高分辨距离像长度，结合双基地雷达-舰船之间的空间关系求解，实现了单次测量估计舰船... 详细信息

舰船目标长度特征对舰船目标识别具有重要作用，该文提出一种基于宽带复合双基地雷达联合观测的舰船目标长度估计方法。该方法综合利用单/双基地雷达高分辨距离像长度，结合双基地雷达-舰船之间的空间关系求解，实现了单次测量估计舰船目标的实际长度，并分析了各种误差因素和几何构型条件下的估计误差。典型场景动态仿真证明了所提方法的有效性，结果表明在高分辨距离像长度误差小于5%条件下，舰船目标长度估计误差小于5%，为舰船目标特征提取与识别提供了新思路。

关键词：双基地雷达舰船目标高分辨距离像长度估计

改进Oriented R-CNN的遥感舰船目标细粒度检测方法

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计算机工程与应用 2023年

作者：周国庆黄亮孙乔海军工程大学电子工程学院

遥感图像舰船目标检测技术在工程上得到广泛应用。但是，目前的研究主要集中在粗粒度检测方法上，面向细粒度检测任务的研究较少。在遥感舰船图像中，细粒度检测面临两类挑战：一是目标任意角度分布，二是目标粗细粒度特征混杂，这些挑... 详细信息

遥感图像舰船目标检测技术在工程上得到广泛应用。但是，目前的研究主要集中在粗粒度检测方法上，面向细粒度检测任务的研究较少。在遥感舰船图像中，细粒度检测面临两类挑战：一是目标任意角度分布，二是目标粗细粒度特征混杂，这些挑战造成现有细粒度检测方法存在检测精度不高的问题。为了解决上述问题，本文提出基于改进Oriented R-CNN网络的遥感舰船图像旋转目标细粒度检测方法。针对遥感图像中舰船目标任意角度分布的问题，本文基于Oriented R-CNN网络，提供了新的旋转目标候选框生成方法，有效降低背景冗余信息，提升模型表现。针对粗细粒度混杂的问题，本文提出特征再融合方法，在二阶段网络特征映射阶段融合FPN多层特征，充分保留目标的粗细粒度特征，提升细粒度检测能力。实验结果显示，改进模型在公开的遥感舰船细粒度检测数据集HRSC2016上，检测精度达到83.57%，取得较好检测效果。

关键词：细粒度检测遥感图像旋转检测舰船目标