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公里级激光反射层析实验和碎片质心估计

物理学报 2022年第11期71卷 193-202页

作者：张鑫源胡以华谌诗洋方佳节王一程刘一凡韩飞国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室合肥230037 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室合肥230037

大功率激光清理低轨大量厘米级空间碎片一直是国际学术研究的热点.其中,空间碎片的精确定位和碎片质心距离的高精度测量是关键,也是亟待解决的世界性难题.作为一种新型远距离、高分辨率的成像方法,激光反射层析具有成像分辨率与探测距... 详细信息

大功率激光清理低轨大量厘米级空间碎片一直是国际学术研究的热点.其中,空间碎片的精确定位和碎片质心距离的高精度测量是关键,也是亟待解决的世界性难题.作为一种新型远距离、高分辨率的成像方法,激光反射层析具有成像分辨率与探测距离无关的优势,是远距离空间暗目标探测的有效途径.基于激光反射层析原理,建立厘米级空间碎片目标质心模型,分析碎片目标与探测器的相对运动,进而提出厘米级空间碎片质心距离估计方法,开展了1 km探测距离激光反射层析实验验证.实验结果表明,该方法能够将质心探测精度由1.50 cm提高到0.34 cm,是实现厘米级空间碎片质心距离高精度测量的有效手段.该研究实现了公里级激光反射层析实验及其理论验证的突破,具有更广阔的应用前景和技术发展潜力.

关键词：激光雷达反射层析质心估计公里级实验

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基于目标轮廓自动校正的激光反射层析成像投影配准方法

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红外与毫米波学报 2023年第3期42卷 410-417页

作者：张鑫源胡以华韩飞石亮徐世龙陈友龙王一程国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室安徽合肥230037

激光反射层析成像(Laser Reflective Tomography Imaging,LRTI)技术具有分辨率与距离无关的特点,在空间目标遥感中具有广阔的应用前景。在目标图像重构之前,多角度回波投影数据需要与目标旋转中心对齐,这就是投影配准技术。本文提出了... 详细信息

激光反射层析成像(Laser Reflective Tomography Imaging,LRTI)技术具有分辨率与距离无关的特点,在空间目标遥感中具有广阔的应用前景。在目标图像重构之前,多角度回波投影数据需要与目标旋转中心对齐,这就是投影配准技术。本文提出了一种基于目标轮廓自动校正的投影配准方法,实验结果表明,该方法易于实现对简单目标旋转中心的自配准,能有效减少激光脉冲发射和探测器接收的随机抖动等造成的干扰,解决了图像模糊的问题,是一种LRTI多角度回波配准的新思路。

关键词：激光雷达反射层析投影配准轮廓自动校正

基于SANER-PPO算法的无人机集群干扰资源分配方法

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控制与决策 2024年第12期39卷 3937-3945页

作者：刘旖菲李小帅杨俊安杨渡佳王健国防科技大学电子对抗学院电子制约技术安徽省重点实验室

针对高动态通信对抗场景下无人机集群协同干扰资源分配问题,提出一种结合状态正态化、优势标准化、熵正则化机制和近端策略优化算法(state normalization, advantage normalization and entropy regularization-based proximal policy o... 详细信息

针对高动态通信对抗场景下无人机集群协同干扰资源分配问题,提出一种结合状态正态化、优势标准化、熵正则化机制和近端策略优化算法(state normalization, advantage normalization and entropy regularization-based proximal policy optimization, SANER-PPO)的干扰资源分配方法.首先,以无人机集群有效干扰的目标电台数量最大化和消耗的干扰功率最小化为目标函数,建立干扰资源分配优化问题;然后,将无人机集群映射为智能体,根据干扰资源分配模型建立马尔科夫决策过程;最后,利用SANER-PPO算法求解资源分配优化问题,生成无人机集群的干扰波束和干扰功率的优化决策结果.相比于原始PPO算法, SANER-PPO算法将状态正态化机制引入智能体的决策阶段以增强算法的有效性,将优势标准化机制和熵正则化机制引入更新阶段来提升算法的收敛速度和稳定性.结果表明,所提出算法能有效解决协同干扰资源分配问题,相较于原始PPO和柔性演员评论家两种算法,在资源消耗量和有效干扰的成功率方面具有明显优势.进一步,通过逐步移除所提出算法的改进机制来进行消融实验,验证了3种改进机制的有效性.

关键词：无人机集群干扰决策通信对抗资源分配强化学习近端策略优化

智能反射面辅助的无线网络加权和速率优化设计

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国防科技大学学报 2023年第6期45卷 56-63页

作者：牛和昊林志王勇王磊赵青松国防科技大学电子对抗学院安徽合肥230037 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室安徽合肥230037

针对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的无线网络传输设计的目标是通过联合设计基站处的发送波束形成向量和IRS的反射系数,在满足基站发射功率和IRS单位模约束的条件下,使多个地面用户的加权和速率最大化。为了求解... 详细信息

针对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的无线网络传输设计的目标是通过联合设计基站处的发送波束形成向量和IRS的反射系数,在满足基站发射功率和IRS单位模约束的条件下,使多个地面用户的加权和速率最大化。为了求解非凸的目标函数,提出一种交替优化方法,其中采用黎曼流形梯度(Riemannian manifold gradient,RMG)方法来优化反射系数,使用二分搜索法优化发送波束形成向量。此外,为了降低RMG方法的复杂度,设计了一种智能元素块坐标下降方法。仿真结果验证了所提算法的有效性,并且表明通过优化设计反射系数,IRS可显著提高无线网络的频谱效率。

关键词：智能反射面加权和速率优化黎曼流形梯度算法智能元素块坐标下降方法

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激光反射层析成像技术的研究进展

中国激光 2021年第4期48卷 8-25页

作者：胡以华张鑫源徐世龙赵楠翔石亮国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室安徽合肥230037

激光反射层析成像技术是一种通过不同角度下激光在物体深度方向的一维时间流信号积分重建目标二维轮廓图像的远距离成像技术,其重建图像的空间分辨率只与探测器的带宽、激光的脉冲宽度和噪声有关,与作用距离、光学接收孔径无关,是现阶... 详细信息

激光反射层析成像技术是一种通过不同角度下激光在物体深度方向的一维时间流信号积分重建目标二维轮廓图像的远距离成像技术,其重建图像的空间分辨率只与探测器的带宽、激光的脉冲宽度和噪声有关,与作用距离、光学接收孔径无关,是现阶段实现远距离空间目标探测的最可行手段。介绍了激光反射层析成像的基础理论问题、投影数据处理方法、图像重建算法、探测成像实验系统以及成像实验研究等问题,总结和对比了国内外的研究进展,探讨了需要重点解决的问题,并展望了激光反射层析成像技术未来的研究方向。

关键词：激光技术反射层析成像角度-距离分辨角度-多普勒分辨投影数据配准图像重建

空中运动目标光子探测回波的俯仰姿态敏感规律研究

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中国激光 2022年第9期49卷 147-156页

作者：曲芳慧胡以华徐世龙侯阿慧国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室安徽合肥230037

光子探测技术是研究远小运动目标的有效手段,光子回波受目标在运动过程中姿态变化的影响较大。为了描述空中目标姿态变化过程中光子探测回波的姿态敏感规律,基于海灵格距离和Canberra距离理论,定义了光子回波的姿态影响水平,并将其作为... 详细信息

光子探测技术是研究远小运动目标的有效手段,光子回波受目标在运动过程中姿态变化的影响较大。为了描述空中目标姿态变化过程中光子探测回波的姿态敏感规律,基于海灵格距离和Canberra距离理论,定义了光子回波的姿态影响水平,并将其作为影响不同目标光子探测识别性能的定量分析工具。对三种空中目标在一定姿态变化范围内的光子探测回波波形差异度进行仿真研究,分析其变化规律以及目标间的差异,并用两个飞机模型进行了实验验证。结果表明:不同目标的光子回波姿态影响水平具有稳定的特征和明显差异,说明利用光子回波波形的姿态影响水平来区分不同的空中运动目标具有一定的可行性,其统计特征的姿态影响水平可以用于对结论进行进一步验证,并在细节之处加以补充.

关键词：遥感光子探测运动目标回波特征姿态影响水平

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平滑重构稀疏贝叶斯学习测向算法

航空学报 2018年第6期39卷 194-204页

作者：陈璐毕大平潘继飞国防科技大学电子对抗学院长沙410073 安徽省电子制约技术重点实验室合肥230037

针对二级嵌套阵列中的紧凑阵元结构易受互耦效应影响的问题,提出了两种不同的嵌套阵列结构改进方法:连续平移嵌套阵列和间隔平移嵌套阵列。通过对原有二级嵌套阵列阵元位置进行调整,形成了两种不同的平移嵌套阵列结构,这两种结构对应的... 详细信息

针对二级嵌套阵列中的紧凑阵元结构易受互耦效应影响的问题,提出了两种不同的嵌套阵列结构改进方法:连续平移嵌套阵列和间隔平移嵌套阵列。通过对原有二级嵌套阵列阵元位置进行调整,形成了两种不同的平移嵌套阵列结构,这两种结构对应的差分共阵均"无孔",并且测向自由度和阵列稀疏度均大于原二级嵌套阵列。针对嵌套阵列的差分共阵测向模型为单测量矢量模型,稀疏贝叶斯学习测向算法复杂度高的问题,提出了平滑重构稀疏贝叶斯学习算法。该算法通过空间平滑重构将单测量矢量模型变为多测量矢量模型,降低了观测矩阵的维度,减小了计算复杂度。算法求解时,通过对变换后的观测矩阵进行奇异值分解,进一步降低了观测矩阵维度,利用稀疏贝叶斯学习算法估计辐射源角度。仿真表明,在信噪比和采样数相同的条件下,该算法收敛速度比单测量矢量稀疏贝叶斯学习(SMV-SBL)算法快,且测向精度高于SMV-SBL算法和空间平滑多重信号分类(MUSIC)算法;存在互耦影响时,两种平移嵌套阵列比原嵌套阵列受互耦影响小。

关键词：嵌套阵列贝叶斯学习(SBL) 角度估计计算复杂度多测量矢量

代数迭代法在激光反射断层成像目标重构中的应用

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红外与激光工程 2019年第7期48卷 279-285页

作者：杨彪胡以华国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室安徽合肥230037

为了提高激光反射断层成像目标重构的图像质量,在目前激光反射断层成像普遍采用反投影算法重构图像的基础上,将CT成像中常用的迭代重建算法引入到激光反射断层成像的图像重构过程中。分析了反投影算法中的直接反投影、R-L和S-L滤波反投... 详细信息

为了提高激光反射断层成像目标重构的图像质量,在目前激光反射断层成像普遍采用反投影算法重构图像的基础上,将CT成像中常用的迭代重建算法引入到激光反射断层成像的图像重构过程中。分析了反投影算法中的直接反投影、R-L和S-L滤波反投影以及迭代重建算法在图像重构中的性能特性。进行了仿真和外场实验,结果表明:在直接反投影基础上添加了滤波器的反投影算法在减小误差和抑噪能力上都明显提高;另外相比于反投影算法,代数迭代重建算法表现出更好的重建质量,且具有更强的抑噪性能。

关键词：激光雷达反射断层成像图像重构算法代数迭代性能分析

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认知雷达波形自适应数据关联跟踪算法

宇航学报 2017年第12期38卷 1331-1338页

作者：王树亮毕大平阮怀林国防科技大学电子对抗学院合肥230037 安徽省电子制约技术重点实验室合肥230037

针对杂波背景下多交叉机动目标跟踪问题,提出一种认知雷达波形自适应数据关联跟踪算法,该算法选取目标距离-速度-方位作为观测量,并通过调整波形参数来动态改变量测误差协方差。首先,基于信息融合思想提出一种优化的概率数据关联（OPDA... 详细信息

针对杂波背景下多交叉机动目标跟踪问题,提出一种认知雷达波形自适应数据关联跟踪算法,该算法选取目标距离-速度-方位作为观测量,并通过调整波形参数来动态改变量测误差协方差。首先,基于信息融合思想提出一种优化的概率数据关联（OPDA）算法,算法充分融合目标位置特征和运动特征对多目标交叉区域公共量测进行分类,使多交叉机动目标跟踪问题转化为多个单机动目标跟踪问题。然后,对实时更新的目标航迹,采用修正的Riccati方程估计下一时刻滤波协方差,并根据波形选择准则函数自适应选择下一时刻波形以提高系统跟踪性能。仿真结果表明,该算法增强了概率数据关联（PDA）算法的环境适应性,而且相比未采用波形自适应的数据关联算法有明显的优势。

关键词：认知雷达优化概率数据关联(OPDA) 机动目标跟踪波形自适应