基于旋翼无人机雷达的船只目标成像与类型识别研究进展综述

载有成像雷达的旋翼无人机具有成本低廉、对起降条件要求低、飞行姿态灵活多样等优点，可以在热点区域进行普查、详查或长时间悬停凝视等多模式成像监测，现已成为海上船只目标监测识别的重要手段。本文分别从旋翼无人机雷达硬件系统、无人机载雷达动目标成像、船只目标类型识别和目标三维结构特征提取等四方面开展国内外研究进展综述。总结分析发现当前利用旋翼无人机雷达进行船只目标成像和类型识别，尚存在运动船只成像散焦、三维结构重建难度大、类型识别精度低等问题，迫切需要推动相关技术的发展。     

基于距离变换的曲线弯曲识别方法研究

对于曲线形态结构分析和以此为基础的地理分析如曲线综合而言,弯曲识别是一个关键问题。在分析弯曲定义及其特性的基础上,以距离变换为基本运算,对地理曲线进行一系列组合变换即粘连变换,并利用粘连变换所具有的"保凸"、"保平"、"减凹"、且"减凹"程度可控的特性,提出一种曲线弯曲识别新方法。实验表明,该方法能够明确控制与弯曲识别密切相关的三因素:观察角度、观察尺度和观察方向,识别结果符合视觉认知。研究内容对地理曲线结构形态分析以及曲线综合具有一定的参考价值。     

基于微扰法的改进一维分形模型分层海面电磁散射研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,采用改进的一维分形海面模型模拟实际的分层海面,推导出了平面波入射时的散射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了中间介质介电常数和厚度、摩擦风速和入射波频率对双站散射系数的影响,得到改进的一维分形分层海面散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征,结果表明散射系数近似具有"量子化"特征。这些结果在诸如海洋遥感、无线电传播与通信、粗糙面重构等方面中有着广泛的应用。     

海上试验场目标监测系统设计及应用研究

为提高海上试验场的安全保障能力,本文以国家海洋综合试验场浅海试验场区(威海)为平台设计了海上试验场目标监测系统,采用小型连续波雷达和热成像双光谱云台摄像机联动的监测方式,开发了基于小型连续波雷达的目标检测与数据融合算法,建立了针对海上试验场监测目标的异常行为分析模型,并结合显著性检测和核相关滤波算法实现了目标跟踪取证。系统应用结果表明:海上试验场目标监测系统能够准确识别设备在位运行状态,并对可疑船只目标进行跟踪取证。通过该系统能够及时准确获取海上试验场设备运行与周边态势,为海上试验场安全保障提供有效技术支撑。     

基于近海雷达与AIS探测目标融合算法研究

利用岸基雷达站的雷达传感器以及船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)所获取的目标信息,针对近岸海域目标密集的特点,提出了一种提高雷达与AIS信息融合精度的算法。该算法在将雷达基于站心球坐标系的位置信息转换成AIS基于WGS 84坐标系的位置信息实现空间配准、以及将AIS航迹的时间通过外推法与雷达航迹时间统一起来的基础上,首先采用目标位置及航速的欧氏距离判别法,剔除一部分不符合条件的目标数据,减少参与融合的数据量,然后进一步采用模糊数学中的柯西型隶属度函数及统计加权法对航迹相似度判断。研究结果表明,本文所提出的融合算法适用于目标较密集的近海海域。     

基于弧段检测的高频地波雷达特定目标航迹跟踪方法研究

本文对现有的高频地波雷达目标跟踪方法进行了概述,提出了一种地波雷达目标长时连续跟踪的方法,基本思想是:充分挖掘航迹弧段特征,基于特征对船只运动建模,并结合杂波背景进行融合决策。进一步,为了达到长时间连续跟踪的需求,借鉴深度学习的思想,利用新获取的弧段数据对算法估计结果不断递归校正,使得随着获取数据的增加跟踪越准确。该方法适用于杂波环境且在航道附近存在众多干扰船只的情况下对机动目标航迹的实时稳定跟踪,为高频地波雷达在复杂干扰环境下特定目标持续跟踪提供理论基础和方法指导,为充分发挥地波雷达在海上监视监测中的作用提供技术支撑。     

深度学习在水声目标识别中的应用研究

水声目标识别技术是水声信号处理的重要组成部分,是水声信息获取与水声信息对抗的重要技术支撑。针对水声目标识别时探测数据量大、自动化程度不高、识别效率低下等问题,研究了深度学习在水声目标识别中的应用。首先,介绍了水声目标识别技术的研究现状及当前形势下面临的挑战。然后,对深度学习的网络结构原理及改进型进行了分析,并分别对深度学习在水声声信号识别领域和水声图像信号识别领域的应用现状做了阐述。最后,指出了由于受当前技术条件和水下复杂环境的制约,此方法尚且存在着不足之处。该方法为进一步优化深度学习算法、拓展深度学习技术应用范畴、提升水声目标识别效率提供了参考。     

机载海洋激光荧光雷达测量海表层叶绿素a浓度的算法研究

基于中国海洋大学研制的我国首台机载海洋激光荧光雷达系统及其测量海水中叶绿素a浓度的方法;对该系统在烟台至荣成沿岸海域进行实验的情况作一回顾,并对实验数据进行了处理,采用拉曼校正归一方法,反演了海表层的叶绿素a浓度,同时利用激光雷达方程反演出了海水的衰减系数;另外,提出了最小二乘拟合提取信号峰值的新反演算法。反演结果与往年同时期采集数据较为吻合,使用最小二乘拟合提取信号峰值的算法反演的叶绿素a浓度更接近于近期实地测得的结果。     

目标样本粒度判据在海湾环境演变研究中的运用——以福建前湖湾为例

高密度采集福建前湖湾海岸剖面133个泥沙样品做粒度分析,其频率曲线显示多种粒度分布特征,预示多种沉积环境的变化。采集研究剖面周边海滩、河口浅滩、河口、滨海沼泽和海岸沙丘等已知环境的样品作为目标样本。将目标样本沉积参数平均粒径(Mz)、标准偏差(σ)、峰态(Kg)设为判别参数,利用Excel计算海岸剖面样品与目标样本参数的距离,筛选最小距离样品,归为已知目标样本的同类。据此,分析了海岸剖面蕴含的6个沉积环境变化阶段。利用剖面底部淤泥测年14C=(328 15±170)a BP,和剖面上部泥炭测年14C=(24 130±100)a BP,了解这一变化发生的年代。自(32 815±170)a BP以来,前湖湾经历了河口浅滩-河口、沙丘-河口-滨海沼泽-海滩-沙丘等海岸环境演变过程。     

基于视觉的水雷目标识别方法研究

水下目标识别一直是目标识别领域的研究热点,为此,以水雷目标识别为需求背景提出了一种基于视觉的水雷目标识别方法。该方法从水雷目标形状的本质特征出发,根据几何矩的物理意义,结合区域特征和边界特征构造了三个适合于水雷目标形状描述子,采用阈值判决的方法,实现水雷目标的识别。实验结果表明,该方法比基于不变矩的方法识别率更高,具有较好的稳定性,尤其适用于水下特定形状的目标识别和目标受到部分遮挡的情况。其中水下图像处理和特征的定义方法对水下目标识别具有指导和借鉴意义。     

Reconstructing the upper ocean thermal profiles using one-dimensional numerical model

The observation data for 5 d at a station in the South China Sea is presented.After brief analysis of the wind speed,air temperature from the ship-borne meteorological instruments and temperature and salinity profiles from the CTD (conductivity,temperature,depth recorder) data,the authors find that the CTD casts are too sparse for us to understand the diurnal evolution of the thermal structure in the upper ocean.A one-dimensional (1D) numerical code based on Mellor-Yamada turbulence closure model is used to reconstruct the upper ocean thermal structure,utilizing the atmospheric forcing data from ship-borne weather station.The simulation results show good agreement with the observational data;the significance of breaking waves is also briefly discussed.The evolution of turbulence kinetic energy (TKE) and the contribution from shear production and buoyancy production are discussed respectively.Finally,several possible factors which might influence the numerical results are briefly analyzed.     

船基激光法波浪测量仪器的研究

介绍了船基激光法波浪测量仪器研制的可行性。船载激光测波是利用舰船作测量平台,在水面上方设置激光测距装置,以一定的频率测量探头与水面的垂直距离,分析所测距离信号的变化规律,可以得出波浪高度、周期等信息,描述出波浪的形态和变化规律。文章提出了测量原理,分析了可能遇到的测量误差,给出了相应的解决措施,得出了研究开发船基激光法波浪测量仪器的可行性结论。     

基于相参X-波段海洋雷达的海表轮廓测量研究

X-波段海洋雷达测量所得海面散射单元的多普勒信息与散射单元的雷达视向速度密切相关。首先,基于符号多普勒估计方法,对X-波段雷达海面回波的多普勒频移信息进行了估计;在此基础上,应用各分辨单元回波的多普勒频移信息,建立了海浪表面轮廓的反演算法。该算法中,同时考虑了雷达入射角、方位角和雷达空间分辨率等因素对反演结果的影响。通过将反演结果与浮标测量数据相比较,发现雷达空间分辨率起到了类似低通滤波的作用,该作用对短重力波谱影响显著。同时,还应用加拿大麦克马斯特大学的IPIX雷达数据对海表轮廓进行了反演,并将反演所得有效波高、海浪周期与现场测量数据进行了比较,反演结果与现场测量结果吻合较好。     

水下激光线扫描探测系统的设计及试验

针对水下目标图像探测一直是困扰海洋界的1个难题，进行了水下探测的线扫描系统的设计和相关试验。从实验结果来看，线扫描系统可以很好地描述水下物体的三维外形细节，对于水下目标探测、识别十分有效。     

浅地层剖面资料处理中的地层厚度校正（英文）

浅地层剖面测量是海洋工程勘察、灾害地质调查和大陆架海洋地质科学研究的重要手段,资料解译的准确程度将对地质调查和研究成果的可靠性造成直接影响。由于发收分置型浅地层剖面仪的激发装置与接收装置是分开的,当调查区域的水深过浅时,将其近似为自激自收的单道地震系统会导致地层的畸变,水深越浅地层畸变率越大。根据浅地层剖面仪的基本原理,推导出了浅部地层厚度畸变校正公式,为用C-View软件更准确地解译此类浅地层剖面资料提供了参考。海底沉积物的声速直接影响浅地层剖面地层厚度解译的准确性,利用卢博等建立的适用于中国东南近海的声速经验公式,在某人工岛构造调查中,根据地质钻孔获取的孔隙度参数计算各沉积层的平均声速,建立相应的声速结构剖面,对地层厚度进行校正,取得较好的效果,用孔隙度预测声速的方法参数容易获取,能够提高浅地层剖面资料的解译精度,使地层的厚度更接近于实际,具有一定的实用意义。     

声速预测方程在浅地层剖面资料处理中的应用

海底沉积层的声速足浅地层剖面资料采集和处理的关键参数之一,通常的做法是将地层的声速设定为一个经验值,而实际上声速并非定值.通过对国内外主要沉积物声速颅测方程的比较,利用卢博等建立的适用于中国东南近海的声速经验公式,在某人工岛构造调查中,根据地质钻孔获取的孔隙度参数计算各沉积层的平均声速,建立相应的声速结构剖面,应用于浅...     

Intensity Measurement of Backscattered Light from Underwater Targets Using Femtosecond Pulse Laser

In this paper, we experimentally perform the measurement of the backscattered light intensity from the underwater targets with different size. We develop a simple system, which can easily measure the intensity of the backscattered light, after the laser is scattered at the target underwater. We find that, the signal period is related to the particle size, and the stability of the intensity (standard deviation) varies linearly with changing the particle size. After the calibration, our system can be used to precisely determine the particle size of arbitrary targets. Our method could open a new opportunity for the future underwater detection using femtosecond pulse laser.     

高频地波雷达海上目标航迹跟踪新思路

高频地波雷达是对海上运动目标进行监视监测的一种重要手段,为了提高地波雷达对海上特定目标独立跟踪探测时的性能,本文对高频地波雷达海上目标跟踪技术的研究现状进行了综述,分析总结了目前航迹跟踪方法存在的主要问题。结合海上目标跟踪的实际应用需求,借助目前流行的深度学习方法充分挖掘其他同步探测手段获取的目标信息,提出了基于知识辅助的特定目标跟踪方法,改善后续地波雷达对特定目标独立跟踪时的航迹质量,初步的航迹跟踪结果验证了提出方法的有效性。提出的地波雷达特定目标跟踪方法对目标跟踪方法的理论研究及地波雷达目标跟踪系统的业务化应用均具有重要意义及参考价值。     

无人机及三维激光扫描仪技术在沙滩剖面动态监测中的应用及测量精度分析

沙滩剖面动态监测是沙滩整治修复工程效果评价的基础性工作,同时也是工程实践中及时发现问题并提出解决方案的关键步骤.由于常规测量手段存在工作效率低、周期长、难以全面覆盖测区等局限性,新型技术在沙滩剖面动态监测中的应用研究显得尤为重要.本研究以厦门天泉湾沙滩养护工程为案例,通过无人机航拍技术和三维激光扫描仪获取沙滩数字正射影...     

A modified method to estimate chain inverse catenary profile in clay based on chain equation and chain yield envelope

Offshore floating facilities are fixed by anchoring systems embedded in seabed soils through chains or ropes. The chain inverse catenary profile embedded in soils influences both the anchor failure mechanism and the anchor holding capacity. The chain mobilizes varying soil normal and tangential resistances during motion, hence it is with difficulty to depict the chain profile. The present work proposed a modified method to estimate the chain inverse catenary profile with high accuracy based on the chain equations and the chain yield envelope. A testing arrangement with three load cells and two MEMS (Micro-electromechanical systems) accelerometers included was designed in model tests. By model tests, the loading combinations of the soil tangential and normal resistances on the chain were obtained and the yield envelopes for both chain and rope were determined. In addition, supplemental model tests were performed to validate the modified method proposed in this study, and the testing results indicated that the estimated chain inverse catenary profile was in good agreement with the actual one. Moreover, the testing arrangement is beneficial in investigating the chain-soil-anchor interaction.