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用于三维散射中心SBR建模的边缘绕射修正

西安电子科技大学学报 2021年第2期48卷 117-124,189页

作者：陆金文闫华殷红成张磊董纯柱北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

传统的基于弹跳射线技术的散射中心提取方法只考虑了目标的物理光学贡献,但物理光学无法描述真实边缘绕射的贡献。综合考虑目标的镜面反射与边缘绕射贡献,提出一种针对基于弹跳射线技术的三维散射中心建模的边缘绕射修正方法。利用弹跳... 详细信息

传统的基于弹跳射线技术的散射中心提取方法只考虑了目标的物理光学贡献,但物理光学无法描述真实边缘绕射的贡献。综合考虑目标的镜面反射与边缘绕射贡献,提出一种针对基于弹跳射线技术的三维散射中心建模的边缘绕射修正方法。利用弹跳射线技术,结合图像域射线管积分和等效边缘电磁流方法,推导了考虑边缘绕射修正的三维逆合成孔径雷达图像计算公式。仿真实验验证了该方法能够有效地提高三维散射中心的建模精度。

关键词：边缘绕射修正散射中心建模射线追踪逆合成孔径雷达

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基于弹跳射线技术的三维GTD模型构建方法

系统工程与电子技术 2021年第8期43卷 2028-2036页

作者：陆金文闫华张磊殷红成北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

传统的基于弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)技术的散射中心提取方法只考虑了理想点模型,但理想点模型无法描述散射中心的频率依赖特性。对此,提出一种基于弹跳射线技术的三维几何绕射理论(geometrical theory of diffraction,G... 详细信息

传统的基于弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)技术的散射中心提取方法只考虑了理想点模型,但理想点模型无法描述散射中心的频率依赖特性。对此,提出一种基于弹跳射线技术的三维几何绕射理论(geometrical theory of diffraction,GTD)模型构建方法,在通过传统方法获取的理想点模型的基础上,利用射线管数据正向推算散射中心的频率依赖参数并修正其径向位置,实现了高精度三维GTD模型构建。仿真结果表明,点频、单视角下构建的三维GTD模型不仅能准确重构相同条件下的雷达散射截面(radar cross section,RCS),还能实现宽带RCS外推,能够满足目标宽带散射数据高效压缩和快速重构的应用需求。

关键词：散射中心建模三维几何绕射理论模型径向位置修正弹跳射线技术

基于SAR仿真图像的地面车辆非同源目标识别

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系统工程与电子技术 2021年第12期43卷 3518-3525页

作者：胡利平董纯柱刘锦帆殷红成王超宁超北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

充分的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)模板数据是目标识别算法(尤其是基于深度学习的智能目标识别算法)获得优异识别性能的关键,基于实际测量获取充分SAR数据是不现实的,基于电磁散射建模的SAR仿真成为当前获取充分样本的... 详细信息

充分的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)模板数据是目标识别算法(尤其是基于深度学习的智能目标识别算法)获得优异识别性能的关键,基于实际测量获取充分SAR数据是不现实的,基于电磁散射建模的SAR仿真成为当前获取充分样本的一种有效途径。SAR仿真图像与实测图像为非同源数据,由于SAR仿真的目标几何模型与实物之间差异、SAR仿真过程中的传感器模型与实际传感器性能之间差异、实物所处的背景环境与SAR仿真的环境之间差异、电磁建模方法本身误差等因素导致SAR仿真图像与实测图像存在差异,会影响识别性能。针对这一问题,首先采用一种基于高频渐近技术和离散射线追踪技术的SAR仿真方法获取地面车辆目标的SAR仿真图像,再利用卷积神经网络方法、线性/非线性特征变换方法实现对MSTAR实测数据的非同源SAR目标识别性能对比分析。实验结果表明,直接使用SAR仿真数据无法实现对实测SAR数据有效识别,而线性/非线性特征变换可以改善非同源SAR目标识别性能,一定程度上缓解由于SAR仿真数据与实测数据存在差异导致的识别性能差的问题。

关键词：合成孔径雷达仿真特征变换非同源合成孔径雷达目标识别

HRRP稀疏自编码器深层特征与散射中心特征的关联性研究

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系统工程与电子技术 2021年第11期43卷 3040-3053页

作者：霍超颖闫华冯雪健殷红成邢笑宇陆金文北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

利用稀疏自编码器网络对典型目标一维高分辨距离像(high resolution range profile,HRRP)进行了学习训练,基于各层权重系数矩阵定义了一种综合权重系数,通过综合权重系数和降维特征与散射中心特征的对比分析,发现稀疏自编码器深层特征... 详细信息

利用稀疏自编码器网络对典型目标一维高分辨距离像(high resolution range profile,HRRP)进行了学习训练,基于各层权重系数矩阵定义了一种综合权重系数,通过综合权重系数和降维特征与散射中心特征的对比分析,发现稀疏自编码器深层特征与散射中心特征之间具有一定的关联性,并对综合权重系数和深层降维特征的物理意义进行了解释。首先针对HRRP构建稀疏自编码器网络,经过深层学习后获取训练后的权重系数和降维后的特征,并与散射中心的位置特征和强度分布特征进行关联性分析。结果表明,综合权重系数矩阵为与散射中心密切相关的类字典系数矩阵,反映了距离域强散射中心位置随角度变化的可能的分子集;降维特征能够实现对强散射中心的学习和提取,反映了强散射中心位置和强度随角度的变化。最后分析了网络训练层数和降维维数对学习训练结果的影响,可指导后续网络参数的选择。文章首次针对雷达HRRP数据开展深度学习特征的可解释性研究,为后续深度学习在雷达数据处理中的广泛应用提供了有益的导引。

关键词：稀疏自编码器权重系数降维特征散射中心特征

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基于光电融合的目标三维结构反演

系统工程与电子技术 2021年第9期43卷 2392-2399页

作者：邢笑宇霍超颖殷红成王静北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854 北京环境特性研究所光学辐射重点实验室北京100854

针对同传感器视角下的空天目标光电特征融合问题,提出一种综合利用散射中心参数及轮廓角点特征的目标三维结构反演方法。首先,基于正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法估计出序列雷达图像中的二维散射中心特征,并利用Fre... 详细信息

针对同传感器视角下的空天目标光电特征融合问题,提出一种综合利用散射中心参数及轮廓角点特征的目标三维结构反演方法。首先,基于正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法估计出序列雷达图像中的二维散射中心特征,并利用Freeman链码提取连续可见光图像的角点特征。然后,基于图论思想分别对雷达及可见光图像中的二维特征点进行关联。最后,通过特征点三维重构来实现散射中心特征与光学角点特征之间的融合,从而反演出较单源特征更为丰富准确的目标结构信息。仿真试验结果验证了所提方法的有效性。

关键词：雷达图像可见光图像散射中心角点光电融合

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基于光电融合的目标三维结构反演研究

系统工程与电子技术 2021年

作者：邢笑宇霍超颖殷红成王静北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京环境特性研究所光学辐射重点实验室

针对同传感器视角下的空天目标光电特征融合问题，提出了一种综合利用散射中心参数及轮廓角点特征的目标三维结构反演方法。首先基于正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)算法估计出序列雷达图像中的二维散射中心特征，并利... 详细信息

针对同传感器视角下的空天目标光电特征融合问题，提出了一种综合利用散射中心参数及轮廓角点特征的目标三维结构反演方法。首先基于正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)算法估计出序列雷达图像中的二维散射中心特征，并利用Freeman链码提取连续可见光图像的角点特征；然后基于图论思想分别对雷达及可见光图像中的二维特征点进行关联；最后，通过特征点三维重构来实现散射中心特征与光学角点特征之间的融合，从而反演出较单源特征更为丰富准确的目标结构信息。仿真试验结果验证了该方法的有效性。

关键词：雷达图像可见光图像散射中心角点光电融合

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基于最优路径的弹道目标径向长度提取方法

系统工程与电子技术 2015年第7期37卷 1499-1503页

作者：黄璟宁超朱勇北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

针对强噪声环境中弹道目标径向长度提取困难的问题,提出了一种基于最优路径的弹道目标径向长度提取方法。首先对目标距离像进行时间积累,得到一维距离像时间序列,然后分别计算每相邻帧的距离像中各个像素之间转移的幅度代价函数和路径... 详细信息

针对强噪声环境中弹道目标径向长度提取困难的问题,提出了一种基于最优路径的弹道目标径向长度提取方法。首先对目标距离像进行时间积累,得到一维距离像时间序列,然后分别计算每相邻帧的距离像中各个像素之间转移的幅度代价函数和路径代价函数,根据总代价函数的大小判断各散射中心的相关性,搜索得到一条代价函数最小的路径即最优路径,确定目标头部和尾部散射中心的位置,进而得到各个时刻目标径向长度。该方法算法简单,在强噪声环境中也能保证较高的正确率。对仿真和模拟测试数据的分析处理验证了该方法的有效性。

关键词：宽带雷达弹道目标径向长度最优路径

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基于宽带相位修正的散射矩阵变极化基测量

系统工程与电子技术 2022年第2期44卷 506-511页

作者：白杨侯鑫刘芳殷红成北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854 中国传媒大学信息工程学院北京100024

针对目标极化散射矩阵测量中,极化变换过程要求矩阵各元素具有高度的相位一致性,但实际测量很难达到,进而造成变极化基测量结果误差较大的问题。推导了一般化的极化基变换过程,分析了测试系统极化支路相位非对称性对极化变换的影响,结... 详细信息

针对目标极化散射矩阵测量中,极化变换过程要求矩阵各元素具有高度的相位一致性,但实际测量很难达到,进而造成变极化基测量结果误差较大的问题。推导了一般化的极化基变换过程,分析了测试系统极化支路相位非对称性对极化变换的影响,结合宽带时频变换算法特征,提出了一种基于宽带高分辨的散射矩阵元素相位修正方法,并通过标准体的实际测量验证,获得了与理论值符合性较好的实验结果。

关键词：极化散射矩阵极化变换散射测量一维高分辨

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一种简化的时域非连续伽略金阻抗边界算法

物理学报 2023年第6期72卷 11-20页

作者：杨谦魏兵李林茜邓浩川西安电子科技大学物理学院西安710071 北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

针对时域非连续伽略金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法中的阻抗边界条件问题开展研究.阻抗边界条件中的频域算符jω一般在根号内部,其在时域数值算法中的实现有一定难度.另一方面,DGTD算法中数值通量表达式也含有阻抗... 详细信息

针对时域非连续伽略金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法中的阻抗边界条件问题开展研究.阻抗边界条件中的频域算符jω一般在根号内部,其在时域数值算法中的实现有一定难度.另一方面,DGTD算法中数值通量表达式也含有阻抗边界条件,这也进一步增加了频时转换难度.为了能给出简化的DGTD阻抗边界算法,本文首先针对数值通量表达式进行推导,得到一个特定函数Z_(R),该函数包含频域算符jω,函数以外表达式不含频域算符jω,这样就可以仅处理Z_(R)的频时转换问题.由于Z_(R)形式复杂,对Z_(R)进行矢量匹配处理,得到关于jω的一阶有理分式,进而得到其时域迭代式.这一过程简明、易于实施,还可避开矩阵计算.本文方案经一维及三维算例验证,精度很好,针对特定电磁问题如涂覆层问题可大幅降低计算时间.

关键词：阻抗边界条件矢量匹配时域非连续伽略金算法