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电磁超表面全息成像技术研究进展

空军工程大学学报 2024年第2期25卷 1-13页

作者：杨欢欢张芷昀李桐田江浩曹祥玉空军工程大学信息与导航学院西安710077

超表面全息术的出现极大地促进了全息成像技术的发展,同时也拓展了电磁超表面的应用范围。为进一步梳理超表面全息成像的发展脉络,以技术发展的时间轴为主线,系统地回顾了超表面技术的发展历程,以及受益于超表面技术的全息成像模式的进... 详细信息

超表面全息术的出现极大地促进了全息成像技术的发展,同时也拓展了电磁超表面的应用范围。为进一步梳理超表面全息成像的发展脉络,以技术发展的时间轴为主线,系统地回顾了超表面技术的发展历程,以及受益于超表面技术的全息成像模式的进步。随着技术的进步,超表面全息术逐渐从可见光频段向微波频段发展,从静态重现向动态全息演变,因此,着重介绍了超表面全息术的未来方向——可重构超表面及其动态全息技术,并且从超表面单元高性能创新技术、超表面阵列全息模式以及超表面全息系统研究3个方面对可重构超表面全息术的发展做了展望。

关键词：电磁超表面超材料可重构技术全息成像技术振幅相位

基于平滑矩阵集优化的双基地MIMO雷达相干目标DOD和DOA联合估计

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北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 268-275页

作者：游致远胡国平周豪郑桂妹空军工程大学防空反导学院西安710051 空军工程大学研究生院西安710051

针对在进行相干目标测向时出现的协方差矩阵秩亏现象,双基地多输入多输出(MIMO)雷达探测相干目标会出现精度差、角度分辨率低等问题,提出一种基于分集平滑优化对相干目标波离方向角(DOD)和波达方向角(DOA)进行联合估计的算法。所提算法... 详细信息

针对在进行相干目标测向时出现的协方差矩阵秩亏现象,双基地多输入多输出(MIMO)雷达探测相干目标会出现精度差、角度分辨率低等问题,提出一种基于分集平滑优化对相干目标波离方向角(DOD)和波达方向角(DOA)进行联合估计的算法。所提算法能通过分集平滑降维协方差矩阵,构造更有效的平滑矩阵集对相干目标进行联合角度估计。将发射阵列和接收阵列进行分集平滑并构建发射子矢量,计算其协方差矩阵;将每个发射子矢量的协方差矩阵进行平滑重构而后进行加权处理得到前向平滑矩阵;对前向平滑矩阵进行共轭翻转等变换后,得到前后向平滑矩阵,再对其进行奇异值(SVD)分解;利用降维多重信号分类(RD-MUSIC)算法对信号进行空间谱估计并实现DOD和DOA自动配对。所提算法有效提高双基地MIMO雷达对相干目标的测向性能,并通过实验证明所提算法的可行性。

关键词：双基地雷达 MIMO雷达相干目标分集平滑角度联合估计

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基于路侧激光雷达的多目标检测与跟踪算法

激光与红外 2024年第2期54卷 214-221页

作者：顾晶胡梦宽无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214105 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

为了检测与跟踪城市交叉口复杂环境下的道路目标,提出一种基于路侧激光雷达的多目标检测与跟踪算法。首先利用背景减除法滤除背景点云,随后融合5帧点云并利用曲率体素聚类算法检测目标得到3 D包围盒信息,之后通过自适应阈值的双门控和... 详细信息

为了检测与跟踪城市交叉口复杂环境下的道路目标,提出一种基于路侧激光雷达的多目标检测与跟踪算法。首先利用背景减除法滤除背景点云,随后融合5帧点云并利用曲率体素聚类算法检测目标得到3 D包围盒信息,之后通过自适应阈值的双门控和生存周期管理策略,有效提升关联精度并减少了目标丢失和误检,最后利用交互式多模型无迹卡尔曼滤波(IMM-UKF)和联合概率数据互联(JPDA)的融合算法完成道路目标的跟踪。试验结果表明,该算法在保证检测和跟踪性能基础上满足实时性要求,具有工程实用价值。

关键词：激光雷达多目标检测与跟踪曲率体素聚类数据关联 IMM-UKF算法

基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计

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电讯技术 2024年第5期64卷 717-724页

作者：陈金立瞿彦涛陈宣南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京信息工程大学物理与光电工程学院南京210044

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达在阵元故障时虚拟阵列输出数据矩阵会出现大量的整行数据丢失,由于阵列接收数据矩阵的不完整而导致对波达方向(Direction of Arrival,DOA)的估计性能恶化。大多数低秩矩阵填充算... 详细信息

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达在阵元故障时虚拟阵列输出数据矩阵会出现大量的整行数据丢失,由于阵列接收数据矩阵的不完整而导致对波达方向(Direction of Arrival,DOA)的估计性能恶化。大多数低秩矩阵填充算法要求缺失数据随机分布于不完整的矩阵中,无法适用于整行缺失数据的恢复问题。为此,提出了一种基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计方法。首先,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)降低虚拟阵列输出矩阵的维度,以减少计算复杂度。然后,对降维数据矩阵建立基于块Hankel矩阵正则化的低秩矩阵填充模型,在该模型中将MIMO雷达降维数据矩阵排列成块Hankel矩阵并施加Schatten-p范数作为正则项。最后,结合交替方向乘子法(Alternate Direction Multiplier Method,ADMM)求解该模型,获得完整的MIMO雷达降维数据矩阵。仿真结果表明,所提方法能够有效恢复降维数据矩阵中的整行数据缺失,具有较高的DOA估计精度和实时性,在阵元故障率低于50.0%时DOA估计精度优于现有方法。

关键词： MIMO雷达阵元故障 DOA估计块Hankel矩阵 Schatten-p范数

SAR图像中舰船目标恒虚警率检测技术的研究

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电子与信息学报 2024年

作者：孟祥伟烟台南山学院电气与电子工程系

在各种各样的合成孔径雷达图像舰船目标检测方法中，应用最广泛、最重要的就是具有自适应阈值的恒虚警率(CFAR)检测器。为了提高SAR图像中舰船目标的检测性能，人们试图通过各种统计分布模型对SAR图像中的杂波背景进行统计建模，如Gamm... 详细信息

在各种各样的合成孔径雷达图像舰船目标检测方法中，应用最广泛、最重要的就是具有自适应阈值的恒虚警率(CFAR)检测器。为了提高SAR图像中舰船目标的检测性能，人们试图通过各种统计分布模型对SAR图像中的杂波背景进行统计建模，如Gamma分布、K分布、对数正态分布、G0分布、alpha稳定分布等，再通过相应的统计分布模型以及各种样本筛选技术的CFAR检测器对舰船目标实施检测。SAR图像中杂波背景是复杂多变的，当实际杂波背景与假定统计分布失配时，参量型CFAR检测器的性能会恶化，非参数CFAR检测器就会显示出优势。该文提出了基于Wilcoxon非参数检测器的新途径对SAR图像中舰船目标进行检测，并在Radarsat-2,ICEYE-X6和Gaofen-3卫星的实测数据上，与几种典型的参量型CFAR检测方法进行了对比。实验结果表明，Wilcoxon非参数检测方法在这3种实测数据上的虚警控制能力具有良好的鲁棒性，还可以带来弱目标检测性能的改善，具有运算速度快、易于硬件实现的特点。

关键词： SAR图像雷达杂波目标检测恒虚警率非参数

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基于空间属性特征的毫米波雷达身体干扰识别

系统工程与电子技术 2024年

作者：蔡嘉怡初萍庄伦涛阳召成深圳大学电子与信息工程学院

手势识别中，身体的移动容易被误判为手势动作，对手势识别造成干扰。因此，针对存在的身体干扰问题，该文提出了基于空间属性特征的身体干扰识别算法。对毫米波雷达接收信号预处理后，首先，分别对一维距离像和二维距离角度谱提取一维... 详细信息

手势识别中，身体的移动容易被误判为手势动作，对手势识别造成干扰。因此，针对存在的身体干扰问题，该文提出了基于空间属性特征的身体干扰识别算法。对毫米波雷达接收信号预处理后，首先，分别对一维距离像和二维距离角度谱提取一维潜在目标和二维潜在目标，并对二维潜在目标进行连通域标记。然后，基于潜在目标及连通域提取出用于区分身体干扰和手势目标的空间属性特征。最后，采用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）分类器进行身体干扰识别。实验结果表明，该方法能有效区分身体干扰和手势目标，单帧预测下准确率为97.3%，多帧预测下准确率为98.94%。

关键词：毫米波雷达手势识别身体干扰空间属性特征特征提取

基于ViT-CNN混合网络的SAR图像船舶分类

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：邵然毕晓君中央民族大学信息工程学院哈尔滨职业技术学院电子与信息工程学院哈尔滨工程大学信息与通信工程学院

视觉转换器模型在图像分类领域取得了显著突破，然而，由于其缺乏多尺度与局部特征捕获能力，难以适应合成孔径雷达图像船舶分类任务。为此，本文提出一种混合网络模型用于SAR图像船舶分类。设计一种分阶段下采样网络结构，解决了ViT无... 详细信息

视觉转换器模型在图像分类领域取得了显著突破，然而，由于其缺乏多尺度与局部特征捕获能力，难以适应合成孔径雷达图像船舶分类任务。为此，本文提出一种混合网络模型用于SAR图像船舶分类。设计一种分阶段下采样网络结构，解决了ViT无法捕获多尺度特征的问题。通过在ViT模型的3个核心模块中融入卷积结构，设计了卷积标记嵌入、卷积参数共享注意力和局部前馈网络3个模块，使得网络能够同时捕获船舶图像的全局和局部特征，进一步增强了网络归纳偏置和特征提取能力。研究表明：本文所提模型在OpenSARShip和FUSAR-Ship2个通用SAR船舶图像数据集上，分类准确率优于现有主流方法，有效地提升了SAR图像船舶分类性能。

关键词：视觉转换器卷积神经网络 SAR图像深度学习参数共享局部特征全局特征船舶图像

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基于原子范数的非均匀阵列到达角估计

现代电子技术 2024年第17期47卷 10-18页

作者：龙伟军徐艺卓张玉禄赵清华南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

在雷达系统中,天线阵列至关重要。非均匀阵列能减少天线阵元使用,带来更高的自由度,但由于其阵元位置不规则排布在到达角(DOA)估计、空间频谱计算等方面存在难题,难以满足雷达目标跟踪、声源估计等场景中高精度和快速DOA估计的需求。针... 详细信息

在雷达系统中,天线阵列至关重要。非均匀阵列能减少天线阵元使用,带来更高的自由度,但由于其阵元位置不规则排布在到达角(DOA)估计、空间频谱计算等方面存在难题,难以满足雷达目标跟踪、声源估计等场景中高精度和快速DOA估计的需求。针对该问题,文中在ℓ_(0)原子范数的基础上提出基于Circle混沌映射的并行无网格DOA估计算法。该算法通过并行处理目标函数的同时进行群体寻优,引入自适应策略进行模型精英学习和状态评估,随后增加变异算子实现全局最优解寻找,从而实现了非均匀阵列信号快速DOA估计。仿真验证表明,相对于常见DOA估计算法,该算法可以获得较小的均方根误差(RMSE),同时实现更精确的角度估计和更少的计算复杂度。

关键词： DOA估计 ℓ_(0)原子范数非均匀阵列 Circle混沌映射自适应策略变异算子

基于截断核范数和PM算子的稀疏面阵角度估计算法

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雷达科学与技术 2024年第4期22卷 400-409页

作者：龙伟军徐艺卓郭宇轩杜川南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

与均匀阵列相比,稀疏阵列可以使天线阵列成本降低,减少数据处理,同时带来更大的阵列孔径提高信号解析能力,在信号处理中有着广泛的应用。但是由于其排布的不规则性,计算量较大,二维面阵合成协方差矩阵存在空洞,对角度估计的准确性造成... 详细信息

与均匀阵列相比,稀疏阵列可以使天线阵列成本降低,减少数据处理,同时带来更大的阵列孔径提高信号解析能力,在信号处理中有着广泛的应用。但是由于其排布的不规则性,计算量较大,二维面阵合成协方差矩阵存在空洞,对角度估计的准确性造成负面影响,增强了系统对噪声的敏感度。为了克服这些问题,本文提出了一种新的角度估计方法,采用截断核范数以降低噪声的影响,并通过ℓ_(p)范数优化提升信号的稀疏表示,利用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)算法构造子问题恢复出完整的阵列信号。随后采用子阵划分技术和基于最小二乘的传播算子模型(Propagator Method,PM)对恢复的信号处理,精确估计信号源的方位和俯仰角。仿真结果表明,所提出的角度估计算法在角度精度和时间复杂度方面具有优越性。

关键词： ℓ_(p)范数截断核范数子阵划分矩阵填充二维角度估计