空间目标距离像畸变分析及运动参数估计

针对卫星目标的宽带雷达回波信号,从理论上详细分析了目标运动产生的多项式相位模型,指出三次以上的相位对一维距离像的畸变可以忽略。以频谱主瓣的展宽程度为判据,推导了二次相位需补偿时的目标速度边界条件。结果表明,在典型参数条件下卫星目标的径向速度远大于该临界速度（约560m/s）,需在成像前予以补偿。最后,结合雷达目标散射中心的稀疏分布特性,提出了基于L1范数的空间目标运动参数估计算法。结果表明,该算法对速度的估计误差接近克拉美-罗下界,且远小于临界速度,可用于卫星目标成像。     

中法海洋卫星微波散射计在轨性能验证

中法海洋卫星（CFOSAT）微波散射计是国际上第一个旋转扇形波束体制散射计，通过优化雷达观测几何实现对地面目标多角度和多方位的高精度测量，提高海面风场、土壤湿度和海冰面积等地球物理参数的反演精度.根据CFOSAT卫星2018年10月发射以来的在轨测试数据，结合散射计系统特点，分析验证了星上定标数据和后向散射系数反演结果的正确性，并对CFOSAT首批科学数据进行了定量分析和系统评价.结果表明，CFOSAT散射计在轨工作状态良好，实际性能与设计预期一致，风速测量精度优于1.5m·-1，风向测量精度优于15°，空间分辨率可达12.5km，在近岸风场监测、土壤湿度遥感和海冰面积估计等应用领域具有独特的优势.      

全极化散射计极化失真误差校正方法

全极化散射计是一种新型微波散射计,可以同时测量目标的同极化和交叉极化散射系数.一方面能够解决传统散射计在海面风场反演中的风向模糊问题,提高海面风场测量精度,另一方面交叉极化散射系数可以有效提高海面风速测量范围,解决台风灾害监测和预报问题.利用全极化散射计数据进行高精度海面风场反演,首先需要解决全极化散射计系统极化失真误差导致无法准确测量目标不同极化散射系数的问题.本文基于全极化散射计信号模型推导了极化失真误差影响下极化散射系数模型,并对极化失真误差影响进行了定量分析.在极化散射系数模型基础上,通过引入海面散射特性假设和极化定标技术推导了极化散射系数校正模型.基于RADARSAT-2获取的不同区域海面全极化散射系数数据仿真误差影响下极化散射系数并利用该模型进行校正,结果表明该方法可以有效校正极化失真误差,显著提高极化散射系数测量精度.      

气溶胶光学特性偏振遥感反演算法

陆地上空大气顶的辐射主要由大气散射和地表反射组成,一般地表反射的贡献要大于大气散射的贡献,使得陆地上空气溶胶的特性提取非常困难,而偏振信息只强烈依赖于散射粒子的特性,发展基于偏振信息的气溶胶反演方法是非常有效的. 通过对矢量辐射传输方程求解进行研究,基于倍加累加法矢量辐射传输模式分析影响气溶胶反演的主要因素,确定多维参数查找表建立方法,利用POLDER(Polarization and Directionality of the Earth-s Reflectances)提供的反射率和偏振反射率数据,发展了一种利用反射率和偏振反射率查找表迭代查找反演气溶胶光学参数和地表反射率的算法,实现了对北京、香河、Dalanzadgad观测站上空气溶胶光学厚度、粒子半径、折射指数和地表反射率的反演.用AERONET(Aerosol Robotic Network)地基数据对反演结果进行了验证.     

一种电离层场向不规则体各向异性散射模型

电离层场向不规则体散射具有很强的方向性, 利用电离层场向不规则体散 射进行VHF频段超视距通信时, 需要准确可靠地确定其散射分布特性及路径损 耗等参数. 基于电离层不规则体场向散射的特点, 以地球地磁场为坐标系统, 提出了一种电离层场向不规则体各向异性散射模型, 该模型能够计算前向和后 向散射链路的路径损耗分布、时延展宽和相干带宽等参数, 同时运用该模型对 雷达横向截面的计算结果与已有文献的数据结果进行对比, 证明了该模型的准确性. 该模型能够计算电离层场向不规则体VHF频段的散射分布及路径损耗等参数, 为VHF散射通信链路的设计、布站提供依据和技术指导.      

微波黑体发射率计量标准装置的准光照射天线设计

微波黑体发射率计量标准装置拟通过双站测量的方式,获取微波黑体的电磁散射信息,进而基于基尔霍夫热平衡定律获取其发射率信息。在有限的测量空间和较高的测试频段条件下,需要对照射天线进行优化设计,以实现对微波黑体散射特征的有效测量。针对此应用,在毫米波和亚毫米波段基于准光学技术,开展了照射天线仿真设计工作。并结合装置实测场景,对准光照射天线的散射测量收发链路进行仿真,结果表明：通过准光天线设计,可以使得发射天线在目标区形成相位平坦,边缘衰减的照射场分布,可以降低收发天线-目标间的电磁能量传输衰减,同时近似测得目标的远场散射特性已便于反射率积分。综合而言,通过仿真分析,验证了微波黑体发射率计量标准装置中高频段收发天线的设计原理和应用价值,同时也对其它近场测试系统的研制和应用提供了参考。     

基于DM-DSC的舰载机着舰自动复飞控制算法

针对理想复飞轨迹已知条件下的舰载机自动复飞控制问题,提出一种基于偏差模型的动态面控制（DM-DSC）算法。基于Radau伪谱法给出了舰载机着舰的最优复飞轨迹;根据得到的最优复飞轨迹及其所对应的控制方案,分别给出了速度子系统和高度子系统的偏差控制模型和反演（Backstepping）控制器,并通过引入动态面结构来获得虚拟控制量的微分信号,避免了Backstepping控制律求解过程中的“微分膨胀”问题;考虑到气动参数的不确定性及舰尾流场的干扰,采用线性扩张状态观测器（LESO）对控制模型中的干扰项进行估计和补偿,并设计抗饱和辅助系统来抑制控制饱和的不利影响;最后,基于Lyapunov方法证明闭环系统信号的有界性。仿真结果表明：所提算法具有良好的控制性能。     

铝基微结构光栅几何参数反演

微结构光栅是一种广泛应用的电子元件。采用随机微粒群优化(SPSO)算法反演了一维铝基衬底矩形光栅的几何结构参数。首先介绍了严格耦合波分析(RCWA)法和微粒群优化算法的基本原理,并采用RCWA法求解了光栅内电磁场问题;然后根据正问题求得的光栅光谱反射率建立目标函数,并采用SPSO算法优化目标函数,反演得到单槽和双槽矩形光栅的周期、凸脊宽度和凹槽深度;最后分析了种群大小和搜索区间对反演结果的影响。结果表明,SPSO算法可以准确地反演光栅几何结构参数,并推荐种群数取30。     

一种GTD模型参数估计的改进2D-TLS-ESPRIT算法

针对经典二维总体最小二乘法旋转不变子空间（2D-TLS-ESPRIT）算法估计二维几何绕射理论（GTD）模型参数精度不高、抗噪性能较差这一问题,提出了一种改进2D-TLS-ESPRIT算法。首先,改进算法通过将目标的极化散射矩阵加入到二维GTD散射中心模型,使得模型对目标极化散射特征的描述更加精准;其次,构建置换矩阵得到原始回波矩阵的共轭矩阵,并将两者结合起来,从而延长了目标电磁散射数据的长度;最后,仿真结果验证了改进算法的参数估计性能与噪声鲁棒性均要优于同类已有算法,雷达散射截面积（RCS）外推结果进一步验证了改进算法参数估计性能的先进性。      

非线性多目标概率约束规划免疫优化算法

针对噪声信息未知的一般非线性多目标概率约束规划（MOPCP）问题,探讨基于危险理论的多目标免疫优化算法（MOIOA）。算法设计中,借助自适应采样方法估计机会约束的概率和目标值;借助危险理论蕴含的应答模式分割进化种群为已感染、易感染和未感染子群;借助二进制交叉、自适应变异概率、多项式变异策略平衡种群的全局与局部搜索能力。与7种算法相比较获得的数值结果表明,所提算法的搜索效率有明显优势且搜索效果有一定的优越性,同时对复杂工程问题有应用潜力。      

基于最小值通道与对数衰减的图像融合去雾算法

雾天各类图像采集系统获取的图像颜色退化,细节模糊,严重影响户外成像系统的稳定性和有效性,因此研究图像去雾技术很有必要。针对暗通道一类去雾算法边缘去雾不彻底问题,提出一种基于最小值通道与对数衰减的融合去雾算法。首先,对有雾图像的最小值通道图进行对数衰减作为先验假设条件,再进行交叉双边滤波消除纹理效应,在操作前后分别进行下采样和上采样操作以提高运算速度,求出初始透射率;然后,用Canny算子检测最小值通道图得到的边缘进行对数衰减,得到边缘信息图,将初始透射率与边缘信息图进行加权融合构成优化透射率;最后,结合改进的四叉树搜索法求得的大气光值反解大气散射模型,恢复无雾图像。实验结果表明:所提算法可以有效抑制光晕现象,去除边缘残雾,且实时性好。      

基于区间估计与透射率自适应约束的去雾算法

针对去雾算法透射率估计不足与结果偏色等问题,提出了一种基于最小通道区间估计与透射率自适应约束模型的图像去雾算法。首先,采用不同尺寸最大值操作得到有雾图像的亮通道,并结合均值处理和频域滤波得到大气光估计;其次,从大气成像理论出发,以有雾图像最小通道为约束,分别以平面模型和自适应映射模型拟合无雾图像最小通道上下边界,并获得无雾图像最小通道和透射率初始估计;最后,对透射率作滤波平滑与自适应边界约束,得到优化透射率,并根据大气散射模型得到复原结果。实验表明:所提算法复原结果颜色自然、亮度适宜、去雾彻底、细节信息丰富且时间复杂度较低,有效解决了透射率估计不足和偏色等问题。      

光学镜头偏振度测试技术研究

根据斯托克斯参量计算偏振度的方法，设计了光学镜头偏振度测量仪。光学镜头偏振度测量仪采用模块化结构设计，共分为光源系统、准直光学系统、载物转台、探测系统以及后续的信号处理和计算控制系统等五部分。测量透过被测量光学镜头的光分别在0，45，90，135振动方向光信号大小τH，τ45，τV，τ135，以及左旋圆偏振光、右旋圆偏振光信号的大小礼，Jr尺，计算出光学镜头的偏振度；通过对测量装置的分析，找出了影响测试结果的几个因素，并由此分析了不确定度的来源，建立了测量不确定度的数学模型，得到了装置的扩展不确定度约为0．5％。     

基于干扰重构和盲源分离的混合极化抗SMSP干扰

线性调频（LFM）信号是现代雷达常用的发射信号，可以有效提高雷达距离分辨率和探测距离，然而频谱弥散（SMSP）干扰应用于主瓣自卫式干扰时，干扰信号与目标在时域、频域和空域高度重合，是一种能够有效对抗LFM信号的干扰样式。利用干扰信号与目标回波信号极化信息的差异，引入了混合极化雷达系统信号接收模型，提出了基于干扰重构和盲源分离的抗SMSP干扰算法，实现了对干扰的抑制。仿真结果表明:所提算法不仅降低了计算量而且在干信比（JSR）为25 dB的情况下，能够有效实现干扰抑制。      

遗传算法在高频区目标二维散射分析中的应用

针对高频区雷达目标的散射特征问题,提出利用联合时频分析--自适应高斯基表示方法(AGR)来简化目前的二维散射中心模型,并将遗传算法(GA)用于二维散射模型参量的估计.该方法充分利用遗传算法的内在并行性,解决了二维等效散射中心的估计问题.仿真结果表明,该简化的二维模型不仅可以区分局域性散射中心,也可以再现具有一定长度的展布式散射结构,利用该简化模型在无噪情况下可以准确估计各散射中心的参数,同时在低信噪比情况下也可以取得很好的估计性能,它对于去除背景噪声起到了很好的作用.通过验证,在简化的散射模型基础上的目标散射特征分析是准确和可行的.     

极化通道扩展和盲源分离联合抗移频干扰技术

多次移频干扰是一种有效的对抗线性调频(LFM)脉冲压缩雷达的相干干扰样式,应用于自卫式干扰时,能够形成多个超前和滞后分布的假目标。提出利用盲源分离(BSS)的方法来分离回波和干扰信号,并通过频率补偿实现对干扰的抑制。首先分析了利用正交极化辅助天线扩展接收通道的可行性,其次建立了通道扩展后的雷达接收信号模型,讨论了回波与干扰信号的可分离性,最后研究了基于最大信噪比盲源分离和频率补偿的干扰抑制方法,并讨论了干扰机附加噪声对抗干扰效果的影响。仿真结果表明本文提出的方法在干信比为20 d B时,仍可以有效地从回波和干扰混叠信号中提取出目标回波信号,从而实现对主瓣移频干扰的对抗。     

基于自适应融合的弹道目标空间位置重构

由于进动锥体目标参数存在耦合,单部雷达不易获取同时参数估计误差较大。针对这一问题,提出了一种联合多部雷达不同视角微动信息进行参数提取与融合的新方法。首先,对进动目标进行了建模和散射点距离像分析,并利用Hough变换实现了锥顶散射点的关联。然后,联立2部雷达的微动信息作为求解单元来对耦合参数进行解耦,求出相应的参数。同时以进动角为例进行了误差方差分析,以融合后误差方差最小为原则对权系数进行了求解,并对其余参数进行了相同的处理。最后,在一个进动周期内,根据求出的锥体顶点坐标和锥旋轴矢量实现了锥体目标空间位置的重构。仿真结果表明该融合方法能够提高参数精度并能对锥体空间位置进行重构。     

基于GNSS-R的裸土圆极化散射特性研究

GNSS-R是利用导航卫星的反射信号对地物参数进行遥感的新兴对地观测方式。针对其特有的圆极化散射方式,以双站散射的高级积分方程模型为工具,利用极化合成的方法将随机粗糙地表面圆极化散射模型转换为可以计算各种极化的微波散射模型。重点模拟分析了不同土壤水分含量下,裸土在不同观测几何时的圆极化散射特性。随机粗糙地表面圆极化散射模型的发展在某种程度上填补了GNSS-R领域机理模型的空缺,为后续土壤水分的进一步反演提供了机理工具。