基于GRECO的复杂目标多次散射RCS计算

复杂目标多次散射问题对于目标雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)的精确预估具有重要影响.以图形电磁计算(GRECO,Graphic Electromagnetic Lomputing)软件为平台,充分利用其可视化计算的特点,采用像素为基本计算单元,开发了一种多次散射计算方法.通过获取像素几何信息,搜索符合多次散射条件的像素对,并将高频计算方法中的几何光学和物理光学相结合,实现了对发生多次散射的复杂目标RCS可视化计算.应用AUTOCAD软件建立了角反射器和导弹模型,将最终计算结果与参考文献中计算结果进行对比,取得了较为理想的结果,证明了该方法具有很好的工程应用价值.     

复杂涂覆目标的角闪烁特性分析

适当的涂覆材料可以使空中目标的后向雷达散射截面缩小,但同时,涂覆材料也会影响角闪烁偏差.为了充分利用涂覆材料的特性,利用图形电磁学和相位梯度法,在高频区对涂覆目标进行了角闪烁特性的建模与计算.鉴于图形电磁学的特色,涂覆目标的角闪烁计算不仅具有可视化特点,而且计算速度快、效率高.利用该方法对两球目标和复杂目标进行了仿真计算,计算结果表明涂覆材料在减小后向雷达散射截面的同时,对角闪烁具有一定的增强作用.      

基于GRECO和射线追踪的介质散射特性计算

在计算介质目标雷达散射特性的众多方法中,图形电磁学和射线追踪技术是计算高频区散射特性的两种有效方法.将两种方法有效地结合:首先通过OpenGL的光照模型和消隐,将介质目标的外形显示在屏幕上,并从缓存区中获取有效像素的颜色分量和位置信息,计算一次散射效应,然后将这些信息作为起始点信息,利用射线追踪技术计算多次散射效应,最后叠加一次、多次散射效应得到总散射特性.对圆柱、球的仿真结果证明了该方法的有效性和可行性.      

OpenGL在红外辐射计算中的应用

提出一种将OpenGL应用在目标红外辐射特性计算中,从而实现目标红外辐射特性可视化计算的方法.由于OpenGL可用于构造三维模型,进行三维图形交互软件的开发;因而将其引入红外辐射特性计算中可解决复杂目标计算问题,而且图形硬件的消隐能力避免了遮挡计算并使计算以所见即所得的方式实现可视化.针对目标红外辐射特性中的自身辐射和目标对太阳光的反射部分,分别运用光照模型中发射光和漫反射的特性,以像素的颜色获取温度参数和法矢从而实现可视化计算.用一个简单标准体模型进行验证,计算结果表明了该方法的有效性和可行性.     

一种确定目标强散射区的方法

用板块法逼近目标表面外形,对物理光学积分离散化,求出每个板块上的散射场,得到目标外形对散射场贡献的三维分布特性,将可视化电磁学与计算机图形学结合,得到了一种确定目标强散射区暨雷达吸波材料涂敷区域的方法,并给出了一些计算结果.     

局部涂敷RAM复杂目标的电磁散射特性计算

给出了平行和垂直极化平面波投射到物体时散射场的通用表达式,阐述了确定目标主要回波源位置的方法,提出选取吸波材料涂敷区域的有效方法,同时分析了局部涂敷吸波材料(RAM)的复杂目标电磁散射特性的计算,最后给出计算结果,并经验证.这种方法提高了复杂目标雷达散射截面计算的精度,适用于工程应用.     

运动目标RCS特性分析

运动目标相对雷达姿态角的获得是动目标雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)研究中的重要内容.详细阐述了动目标姿态角的定义和计算方法,以及与静止目标姿态角的区别和联系.飞行器飞行中受气流的影响,会产生各种随机抖动,将影响动目标的RCS.利用准静态的方法分析运动物体的散射,在高频条件下,RCS主要来自面元散射、边缘散射和角反射器散射等.利用一种抖动模型,详细分析了抖动对动目标RCS的影响.仿真结果表明:随着频率的增加,抖动对RCS的偏离度增加;在不同姿态下抖动对目标的RCS的影响程度不同, 在某些姿态角下影响非常大.      

基于权值分配及多特征表示的在线多示例学习跟踪

针对复杂环境下目标跟踪过程中由于遮挡、目标姿势及光照条件变化引起跟踪漂移的问题,提出一种基于多示例学习（MIL）框架的在线视觉目标跟踪算法。该算法针对多示例跟踪算法采用单一haar-like特征不能准确描述目标外观变化及在学习过程中对样本包中各正负样本示例采用相同权值,忽略不同正负样本示例在学习过程中对包的重要性不同的特点,采用多特征联合表示目标外观构造分类器,通过将多特征互补特性融入在线多示例学习过程中,利用多特征的互补属性建立准确的目标外观模型,克服在线多示例跟踪算法对目标外观变化描述不足的问题;同时,依据不同正负样本示例对样本包的重要程度进行权值分配,提高跟踪精度。实验结果表明,本文跟踪算法对场景光线剧烈变化、遮挡、尺度变化及平面旋转等干扰具有较强的跟踪鲁棒性,通过对不同视频序列进行测试,文中算法在5组测试视频序列上的平均中心位置误差远小于对比增量式学习跟踪,仅为10.14像素,其对比算法IVT、MIL和OAB的中心位置误差分别为17.99、20.29和33.64像素。      

无人机定向天线自跟踪系统研究

为了满足无人机(UAV)远距离通信的需要,设计研制了以无人机位置信息为引导的地面定向天线自跟踪系统。基于实时获取定向天线载车位置、速度、方位和俯仰角等信息,实现了定向天线在运动中对目标进行自动跟踪的能力,提高了系统的机动性和隐蔽性。针对目前利用2点位置来计算目标角的方法存在需要通过相对位置才能确定实际目标角的不足,提出了一种不需要考虑2点相对位置就能直接计算出目标角的计算方法,为工程应用带来了方便。针对定向天线地面载车在机动时GPS信号容易受干扰,从而造成跟踪目标丢失,以及因无人机位置信息更新频率较低而造成的跟踪系统运动抖动、跟踪误差较大等问题,提出了一种基于速度对位置进行预测平滑的控制策略,有效解决了以上问题,并显著提高了跟踪精度。设计研制了定向天线自跟踪系统的软硬件,并进行了测试,结果表明:研制的定向天线具有机动跟踪能力和较高的跟踪精度,能满足无人机对定向天线自跟踪的需要。      

高精度高动态星模拟器研究

给出了高精度高动态星模拟器系统组成和总体结构, 提出一种基于亚像素显示技术提高动态星模拟器星点位置显示精度从而减小星点几何中心与能量中心位置偏差的新方法. 针对动态星模拟器高动态性要求, 提出一种快速精确检索全天球导航星的新方法, 将已知SAO (Smithsonian Astrophysical Observatory) 星表进行分区, 计算当前姿态四元数并分析航天器视轴所在区域, 对于距离视轴较远区域停止搜索和匹配, 很大程度上缩小了导航星搜索范围, 进而缩短了全天球恒星遍历所需时间. 软件测试结果表明, 此快速检索法可使全天球导航星的选取速度提高近10倍.      

基于交互式多模型鲁棒滤波的目标机动估计算法

针对雷达导引头的测量信息带有闪烁噪声的问题，研究了交互式多模型和鲁棒滤波在雷达导引头目标机动估计中的应用.采用Huber Based滤波理论改进高阶容积卡尔曼滤波，提出高阶容积鲁棒滤波算法，选取Singer模型、“当前”统计模型、常加速度模型作为目标机动模型，建立雷达导引头测量模型，结合交互式多模型算法框架，设计目标机动估计滤波器.蒙特卡洛数字仿真结果表明，所提算法的鲁棒性较强，与传统高斯滤波相比，所提算法对闪烁噪声具有更高的滤波精度.     

脑外科机器人视觉伺服研究

定位精度是脑外科机器人系统一个最重要的指标.提出了利用视觉伺服提高脑外科机器人系统定位精度的方法.根据机器人辅助脑外科手术的特点,选择基于位置的末端点闭环的视觉伺服方式,提出了一种利用机器人运动信息对机器人的特征点进行视觉跟踪定位的稳定可靠的方法.针对病人体内病灶点在摄像机图像中不可见的问题,推导了脑外科机器人系统的视觉伺服控制律.采用视觉伺服的方法后,系统定位精度有了很大提高,系统定位误差主要由靶点映射误差引起,受机器人绝对定位误差的影响不大.手术过程模拟和定位精度测试验证了该方法的有效性.      

基于运动约束的脉冲雷达游标测距方法

为解决传统脉冲雷达游标测距中解相位模糊和解速度模糊相互耦合的问题,将目标的运动约束与传统游标测距结合在一起,提出了一种新的基于运动约束的游标测距方法.利用运动约束积累一段时间的观测数据进行UKF滤波,得到精度较高的径向速度来解速度模糊,得到的无模糊速度可用于距离游标.利用得到的游标距离取代脉冲测距数据进行UKF预测,可准确估计下一时刻的速度并解速度模糊,这样建立了可同时解相位模糊和解速度模糊的耦合滤波器,成功实现脉冲雷达游标测距,并大大减小脉冲雷达测距随机误差.高速飞行器主动段仿真和脉冲雷达实测数据验证表明,该算法能大大减小径向距离随机误差,将距离随机误差减少一个数量级至分米级.      

海天混杂闪烁背景下运动点目标检测新方法

针对海天混杂闪烁背景及单像素运动点目标的特征,设计了海天相连区域快速定位及基于模式分类的环域全向差分扩展中-均值滤波的预处理算法,二次进行全向差分均值滤波后,利用基于直方图的自适应阈值分割得到初步侯选目标点.形态学滤波保留有效的单像素侯选点,最后进行帧间侯选目标点之间的相关性分析和目标短时丢失的直接再搜索.仿真实验采用两个实拍场景中加入单像素仿真目标生成的220帧图像,结果为:信噪比≥0.5时单帧检测率为91%,3帧以上的连续检测中检测率达到95%;对照组22帧不含仿真点目标,3帧以上的连续检测虚警数为0.      

空舰导弹纯方位攻击目标指示优化方法

纯方位攻击是中远程空舰导弹适应复杂电磁环境下作战的有效途径,但由于目标距离信息缺失,其目标指示和火控解算问题难以解决.在分析机载传感器方位角量化误差的基础上,提出了基于机载传感器方位角速度测量的目标参数优化估计方法,对优化前后的误差进行了分析和对比;从机载无源雷达和全向告警器两个途径分析了所提出优化方法的定位精度分布情况.仿真结果表明:该方法的定位误差受目标方位与机载传感器量化误差的共同影响,存在误差发散区域.在此基础上,提出纯方位攻击条件下载机机动优化的策略是对目标定位误差发散区域进行规避,并尽可能远离该区域.