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高频地波雷达海面回波信号中含有很强的海杂波分量,造成虚警与漏警现象,严重影响了对船只目标的探测与管理。本文提出基于时频分析与矩阵分解相联合的海杂波抑制方法。该方法从时频域中检测出海杂波的时变频率范围,同时通过Hankel降秩得到各回波分量奇异值及瞬时频率估计;通过频率匹配及矩阵重构给出海杂波的时域分量,予以剔除。实测雷达数据处理结果表明,在保留目标时域回波与频谱特征的情况下,本方法成功实现了海杂波分量的分离与抑制,提高了对海面目标的探测性能。 相似文献
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随着雷达成像技术和高分辨率光栅显示技术的发展和应用,基于船载雷达图像的船只检测成为可能.海上船只检测的主要困难之一是雷达图像中包含固有的海面背景杂波.传统的雷达船只检测方法,如恒虚警率法(CFAR),以杂波分布模型为基础,计算待检测窗口中的信号统计分布来确定自适应阈值,取得了一些成果.但是,当海面背景杂波和船只目标的回波强度在同一数量级,甚至船只目标淹没在海面背景杂波中时,就难以确定一个有效的阈值将船只目标从雷达图像中提取出来.在分析海面背景杂波和船只目标的相关差异性基础上,提出了一种基于船载雷达序列图像的海上船只快速检测方法.该方法首先对相邻两幅图像进行互相关性分析,在两幅图像中的同一位置提取一定尺寸的移动窗口,计算其互相关函数值,窗口移动一个步长,重复操作直至遍布整幅图像,形成一幅由灰度图像互相关函数值组成的相关图像.然后使用概率神经网络模型(PNN模型)来估计相关图像背景杂波的灰度概率密度分布函数(PDF),应用CFAR技术,使用二分法求解一个区分船只和背景噪声的自适应整体阈值,并根据阈值将相关图像二值化,其中大于阈值的像元作为候选的船只目标信息,小于阈值的像元则为海面背景杂波.最后使用连通性8-邻域准则统计各个候选船只目标区域的像元数,并与预先定义的最小船只目标像元数进行比较,偏小的候选船只目标区域作为虚警去除,保留下来的候选船只目标区域即为船只检测结果.研究显示,如果图像序列中没有船只目标信息,则三维相关图像比较平整.相反,如果图像序列中含有船只目标信息,则三维相关图像上有峰值被检测出,通过测量峰值的高度,就能判断存在可能的船只目标.运用X波段船载雷达序列图像对本文提出的海上船只检测方法进行了测试.测试结果表明,该检测方法具有很好的船只检测效果,得到的船只检测结果与目视判别的结果一致.而且该检测算法原理简单,计算速度快,易于实时处理,具有广阔的应用前景. 相似文献
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提高海杂波中小目标的检测能力,在海洋监视、军事侦察和浮冰检测等军事、民用领域中有着广泛需求,因此海杂波的研究一直是雷达技术领域研究的热点问题。首次将递归定量分析方法引入实测海杂波数据分析中,采用该方法计算海杂波时间序列相空间重构后各递归参量并将其应用于海杂波背景下小目标检测,得到了较好的结果。实验初步证明了采用递归定量分析方法对海杂波数据进行分析和小目标检测是可行并且有效的。 相似文献
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针对海杂波对高频地波雷达目标检测的干扰问题,分目标处于海杂波谱区之内和之外两种情况综述了海杂波背景下的目标检测方法。对于海杂波内目标检测的难题,介绍了一种基于现场海态同步观测信息的检测新思路以及初步验证结果。对国内外相关研究进展的归纳总结和新思路的提出,为提出更加有效的海杂波干扰下的目标检测方法提供了重要的参考。 相似文献
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针对海杂波严重制约雷达目标探测性能的问题,本文提出了一种基于复相关相位斜率特征的海面弱小目标检测方法。本文通过研究海杂波复数域下的时间自相关特性,发现复相关系数相位信息呈线性分布,由此提出了一种新颖的统计特征:复相关相位斜率。研究表明,复相关相位斜率特征可显著提高雷达数据的信杂比。经过不同极化方式下的海杂波数据验证表明,本文提出的目标检测方法性能优于传统基于分形特征的Hurst指数检测器,使用本文的方法可以有效识别海面弱小目标。 相似文献
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在对海洋监视监测的过程中,高频地波雷达的船只目标检测能力与其对海杂波的抑制能力密切相关。但是,传统海杂波时域抑制方法存在目标回波参数与海杂波相近时难以区分其各自分量,对消时目标被误消除的问题。针对上述问题,本文提出了一种适用于高频地波雷达海杂波的边界约束循环对消方法。该方法综合海杂波频移理论和实际海杂波特性分析制定出边界条件,约束建模对消过程,实现海杂波分量的抑制。实测地波雷达数据和船舶自动识别系统(AIS)数据检验的结果表明,本文方法克服了传统方法的不足且信杂比改善更加稳定,能够更加有效地实现海杂波循环对消。 相似文献
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X-band sea-clutter nonstationarity: influence of long waves 总被引：1，自引：0，他引：1
In this paper, we deal with the problem of modeling the backscattering from sea surface for low-grazing-angle and high-resolution radar systems. Based on the electromagnetic two-scale model, we analyzed both the amplitude and frequency modulations induced on the small-scale Bragg resonant waves by the large-scale surface tilt and advection due to the swell presence. Evidence of sea-clutter nonstationarity has been verified and the relationship between the variations of clutter spectral features, such as texture, Doppler centroid, and bandwidth, have been studied by processing real sea-clutter data recorded by the IPIX radar of McMaster University, Hamilton, ON, Canada. An autoregressive nonstationary process is proposed and validated to model the physical phenomenon. 相似文献
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A higher-efficient three-dimensional numerical model for small amplitude free surface flows 总被引：1，自引：0，他引：1
A higher-efficient three-dimensional non-hydrostatic model is developed to simulate small amplitude free surface flows based on a staggered unstructured grid. In this model, a fractional step algorithm is adopted to solve the Navier-Stokes equations in two major steps. A top-layer pressure method is proposed to minimize the number of vertical layers and subsequently the computational cost. Three classical examples of small amplitude free surface flows are used to demonstrate the capability and efficiency of the model. The satisfactory results demonstrated the capability and efficiency of modelling a range of small amplitude free surface flows with only a small number of vertical layers. 相似文献
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A problem of interest to underwater acousticians is understanding the relationship between ocean-bottom characteristics and acoustic backscattering statistics. This experimental work focused on examining surface roughness characteristics that cause backscattering strength statistics to deviate from the Rayleigh distribution. Several different scattering surfaces with known height distributions were designed for this study. The surfaces were modeled using a technique that allowed for different height-distribution functions and correlation lengths to be prescribed. Isotropic and anisotropic surfaces were fabricated having both Gaussian and non-Gaussian surface-height distributions. Many independent backscattering measurements were made for different aspects of each surface using a computer-controlled transducer-positioning system. Acoustic backscattering statistics were non-Rayleigh for the anisotropic surfaces when combining measurements from different aspects. Mean scattering strength was found to be dependent on both the surface-height distribution and correlation length. In addition, backscattering strength showed a dependence on the surface-height power distribution. 相似文献
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浮游藻类是海水中的重要组成成分,对其固有光学特性的研究有助于深入了解水体光学的辐射传输。在过去的30年中,大量的研究都集中在藻类吸收特性上,缺少对其散射特性的认识。本文利用分光光度计设计了在实验室中测量含颗粒水体散射和后向散射特性的方法,并利用标准球形颗粒对该方法的可行性进行验证,结果表明,在400~700 nm范围内,散射测量结果与理论值的一致性较好,最大误差小于3%,而后向散射测量结果在蓝紫光处的一致性较好,在近红外波段处有一定误差。运用这两种测量方法对东中国海常见的赤潮藻种中肋骨条藻Skeletonema costatum和东海原甲藻Prorocentrum donghaiense进行测量,结果显示:中肋骨条藻与东海原甲藻的散射系数幅值相近但谱形差异较大,前者随波长增加散射强度递减,后者则相反;在色素吸收较强的波段,两者散射强度均出现与其它波长位置变化趋势相反的情况,这主要是受细胞物质物理性质的影响。两者的后向散射差异较小,但可以看出其谱形受色素吸收的影响很大,在幅值上,东海原甲藻略高于中肋骨条藻,在550 nm处分别为0.001 74,0.001 43 m2/mg(以藻类叶绿素a浓度归一化),后向散射概率分别为1.104%和0.723%。 相似文献
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海杂波微弱目标分形检测 总被引：1，自引：1，他引：0
The target on the sea surface is complex and difficult to detect due to the interference of backscattered returns from the sea surface illuminated by the radar pulse. Detrended fluctuation analysis （DFA） has been used successfully to extract the time-domain Hurst exponent of sea-clutter series. Since the frequency of the sea clutter mainly concentrates around Doppler center so that we consider to extract frequency-do- main fractal characterization and then detect a weak target within sea clutter by using the difference of frequency-domain fractal characterization. The generalized detrended fluctuation analysis （GDFA） is more flexible than traditional DFA owing to its smoothing action for the clutters. In this paper, we apply the GDFA to evaluate the generalized Hurst exponent of sea-clutter series in the frequency domain. The difference of generalized Hurst exponents between different sea-clutter range bins would be used to determine whether the target exists. Moreover, some simulations with the real IPIX radar data have also been demonstrated in order to suooort this conclusion. 相似文献
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海洋中光后向散射系数的变化包含了浮游植物生物量的信息, 可应用于卫星遥感和光学剖面观测平台获取海洋中大时空尺度-高分辨率剖面的浮游植物生物量变化特征。本文选取了琼东上升流影响下生物—光学变异性较为显著的海域, 基于2013年航次实测数据, 建立了颗粒物后向散射系数(bbp)与叶绿素a浓度(Chl a)间的区域性关系模型。模型假定颗粒物后向散射系数由不随叶绿素浓度变化的固定背景值, 以及较大粒级(>2μm)和pico级(微微型, <2μm)两类浮游植物的后向散射贡献累加所得。采集的数据集进行了模型检验, 结果表明, 模型能很好地模拟琼东海域水体的bbp与Chl a间的变化趋势, 性能优于常用的幂函数关系模型, 尤其在低叶绿素浓度范围, 很好地解决幂函数显著低估的现象; 琼东海域的bbp和Chl a关系存在显著的水层变化, 底层后向散射固定背景值显著高于上层水体背景值, 表明底层受上升流的影响, 水体中不随Chl a共变的颗粒物浓度增大, 其后向散射相应增强; 叶绿素最大层的后向散射固定背景值显著低于上层其他水体的固定背景值, 后向散射固定背景值的贡献百分比约为21%~35%; 随着叶绿素浓度增大, 较大粒级的浮游植物对颗粒物后向散射系数的贡献也显著增大, 可达到50%以上, pico级浮游植物贡献稳定在40%附近。本研究的结果将为琼东海域浮游植物生物量的光学遥感、生物地球化学过程研究提供更为精确的区域性模型和基础支撑数据。 相似文献
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内孤立波在海洋中的传播会携带能量和动量,不同振幅的内孤立波对海洋中的能量交换及海上工程等影响也不同,因此,研究内孤立波振幅与半波宽度、水深、分层条件、密度等水文特征参量之间的关系显得尤为重要。以往在研究中建立内孤立波振幅与它们之间的关系时,会受到不同理论有效适用范围的限制。本文借助实验室的水槽方法,设计了不同的水深、分层及密度条件下的内孤立波系列综合实验,发现内孤立波的振幅与半波宽度、水深、分层条件以及水体密度等参量之间并非简单线性关系。因此,利用机器学习的方法建立内孤立波振幅与上述参量之间的非线性关系,建立了支持向量机（SVM）和随机森林（RF）两种机器学习模型。将1 266组实验数据建立样本库,其中包含训练集970组,测试集296组,对模型进行参数调优,最终通过测试集验证,SVM模型的平均相对误差为17.3%,RF模型的平均相对误差为15.5%。该方法适用于多种不同的水文条件,有效解决先前理论存在的适用性问题。 相似文献
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基于线性长波方程和缓变地形近岸波幅格林公式建立了覆盖整个太平洋区域的准实时地震海啸波幅预报系统。系统利用了GPU并行加速技术，可在90 s之内完成太平洋区域32 h的海啸传播计算和中国沿海城市岸段的波幅特征值预报。筛选了自2006年以来的9次发生在太平洋区域，矩震级（Mw）超过8.0且资料丰富的历史地震海啸事件，对预报系统进行了后报检验。结果表明，线性长波模型能够很好的模拟海啸在大洋中的传播过程；格林公式能够较为准确的估算缓变水深和开阔地形条件下的近岸海啸最大波幅，波幅预警准确率可达80%，基本满足海啸预警需求。以2011年日本Mw9.0地震海啸为例，评估了该系统对中国城市岸段的波幅预警能力，结论基本合理。需要注意的是，利用该系统计算对海啸源特别敏感的近场海啸波幅可能产生较大偏差。提出了若要进一步提高定量海啸波幅预警的准确率，可从以下两个方面加强研究和业务实践:一是采用多数据联合反演方法提升海啸源的精度；二是提高格林公式的适用性，或者构建高效的近岸精细化海啸数值预报系统。 相似文献