面向智能感知的海面目標(biāo)寬帶雷達(dá)信號與圖像仿真

目錄
“電子與信息作戰(zhàn)叢書”序
前言
第1章 基于毛細(xì)波相位修正的海面高分辨電磁散射模型 1
1.1 海面幾何建模方法 1
1.1.1 功率譜 2
1.1.2 角度分布函數(shù) 4
1.1.3 線性海面幾何建模 5
1.2 海面電磁散射**模型 8
1.2.1 基爾霍夫近似方法 8
1.2.2 微擾法 10
1.2.3 復(fù)合表面模型 12
1.2.4 小斜率近似方法 13
1.3 毛細(xì)波相位修正面元散射模型 16
1.3.1 漫散射區(qū)域的Bragg諧振機(jī)制 16
1.3.2 毛細(xì)波相位修正面元散射模型推導(dǎo) 17
1.3.3 數(shù)值計算結(jié)果與分析 22
1.4 基于面元的簡化SSA方法 25
1.4.1 基于面元的簡化SSA方法的理論推導(dǎo) 25
1.4.2 FBS-SSA方法的驗證與性能分析 28
1.5 高海況海面電磁散射模型 32
1.5.1 破碎波幾備型 33
1.5.2 破碎波散射場計算 34
1.5.3 考慮破碎波的高海況海面電磁散射模型 36
1.5.4 高海況海面散射特性分析 36
1.5.5 高海況海面SAR圖像仿真分析 41
1.6 大幅寬海場景電磁散射計算方法 44
1.7 本章小結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 46
第2章 三維時空相關(guān)海雜波的統(tǒng)計建模與FPGA實現(xiàn) 50
2.1 海雜波統(tǒng)計分布模型及參數(shù)估計方法 51
2.1.1 常見的統(tǒng)計分布模型 51
2.1.2 統(tǒng)計分布模型的參數(shù)估計方法 54
2.1.3 模型擬合精度評價準(zhǔn)則 60
2.2 海雜波幅度統(tǒng)計特性分析 61
2.2.1 海雜波幅度分布特性 61
2.2.2 海雜波時空相關(guān)性 66
2.3 三維時空相關(guān)海雜波統(tǒng)計建模方法 73
2.4 基于FPGA平臺的海雜波仿真 76
2.4.1 功率譜插值擴(kuò)展方法 77
2.4.2 HLS優(yōu)化方法 78
2.4.3 基礎(chǔ)運算單元實現(xiàn) 80
2.4.4 總體硬件結(jié)構(gòu) 83
2.4.5 仿真結(jié)果分析 88
2.5 本章小結(jié) 91
參考文獻(xiàn) 91
第3章 基于GO-PO方法的海面目標(biāo)優(yōu)化面元電磁散射模型 93
3.1 復(fù)雜目標(biāo)電磁散射的GO-PO方法 93
3.1.1 幾何光學(xué)方法 94
3.1.2 物理光學(xué)方法 95
3.1.3 面元化的GO-PO方法 98
3.2 基于GO-PO方法的海面目標(biāo)復(fù)合電磁散射模型 107
3.2.1 目標(biāo)與海面復(fù)合電磁散射模型的建立 108
3.2.2 算例驗證與分析 109
3.2.3 艦船目標(biāo)與海面復(fù)合雙站散射特性的研究 113
3.3 基于矩形波束與計算機(jī)圖形學(xué)的復(fù)合電磁散射計算加速技術(shù) 117
3.4 基于艦船六自由度運動的復(fù)合電磁散射模型 121
3.4.1 艦船六自由度運動 122
3.4.2 六自由度運動方程和切片法求解理論 124
3.4.3 二維海面上艦船六自由度運動仿真 131
3.4.4 時變海面與運動艦船散射特性分析 137
3.5 本章小結(jié) 140
參考文獻(xiàn) 141
第4章 海面艦船復(fù)合場景的SAR圖像仿真 142
4.1 SAR成像基本原理與方法 143
4.1.1 SAR高分辨原理 143
4.1.2 線性調(diào)頻信號與脈沖壓縮 145
4.2 SAR成像基礎(chǔ)算法 147
4.2.1 距離單元徙動 147
4.2.2 RD 雜算法 149
4.2.3 CS 雜算法 154
4.2.4 FS 雜算法 159
4.2.5 BP 雜算法 163
4.3 海面艦船復(fù)合場景SAR信號仿真的頻域?qū)拵盘柲Ｐ?163
4.4 海面艦船復(fù)合場景SAR圖像仿真與特征分析 166
4.4.1 海面艦船正側(cè)視SAR圖像仿真與特征分析 166
4.4.2 海面艦船斜視單基SAR圖像仿真與特征分析 168
4.5 本章小結(jié) 170
參考文獻(xiàn) 170
第5章 海面艦船復(fù)合場景的ISAR圖像仿真 172
5.1 ISAR成像基本原理與方法 173
5.1.1 轉(zhuǎn)臺成像原理 173
5.1.2 平動補(bǔ)償 177
5.1.3 基于RD成像算法的ISAR成像 183
5.2 基于STFT的海上艦船ISAR圖像仿真 185
5.2.1 艦船目標(biāo)ISAR回波模型 185
5.2.2 艦船目標(biāo)三維轉(zhuǎn)動對多普勒的影響 186
5.2.3 基于STFT的ISAR成像算法 188
5.2.4 目標(biāo)三維轉(zhuǎn)動ISAR成像分析 189
5.2.5 海上真實艦船目標(biāo)ISAR圖像仿真 195
5.3 基于雙線性時頻變換方法的中低海況艦船目標(biāo)ISAR成像 197
5.3.1 中低海況下艦船回波模型 198
5.3.2 基于雙線性時頻變換的艦船瞬時ISAR成像 198
5.3.3 中低海況下艦船ISAR圖像仿真與結(jié)果分析 200
5.4 基于CPS的高海況艦船目標(biāo)ISAR成像 201
5.4.1 高海況下艦船回波模型 201
5.4.2 基于CPS參數(shù)估計的艦船瞬時ISAR成像 202
5.4.3 高海況下艦船ISAR圖像仿真與結(jié)果分析 203
5.5 本章小結(jié) 204
參考文獻(xiàn) 205
第6章 海面艦船微多普勒特征的仿真分析 208
6.1 艦船六自由度運動引起的微多普勒特征仿真分析 208
6.1.1 雷達(dá)中的微多普勒效應(yīng) 208
6.1.2 艦船六自由度運動引起的微多普勒特征仿真分析 210
6.1.3 艦船微多普勒特征仿真結(jié)果 213
6.2 基于艦船微多普勒特征的艦船微動特征反演 215
6.2.1 艦船目標(biāo)的IF估計方法 215
6.2.2 運動目標(biāo)的IF估計結(jié)果 215
6.2.3 艦船目標(biāo)的微動特征反演 217
6.3 考慮天線轉(zhuǎn)動的艦船微多普勒特征仿真分析 219
6.3.1 天線轉(zhuǎn)動模型 219
6.3.2 仿真結(jié)果及分析 221
6.4 本章小結(jié) 225
參考文獻(xiàn) 225
第7章 無源干擾背景下海場景的雷達(dá)圖像仿真 227
7.1 角反射器電磁散射特性分析 227
7.1.1 充氣式二十面體角反射器幾何建模 228
7.1.2 角反射器電磁散射特性仿真分析 229
7.1.3 角反射器SAR圖像仿真與特征分析 231
7.2 箔條云團(tuán)散射特性分析 232
7.2.1 箔條云團(tuán)幾何特性 233
7.2.2 箔條空氣動力學(xué)模型 235
7.2.3 單根箔條電磁散射建模 244
7.2.4 基于體素分割的箔條云團(tuán)分區(qū)方法 252
7.2.5 箔條云團(tuán)電磁散射特性分析 258
7.2.6 箔條HRRP仿真 266
7.3 角反射器干擾下海場景的HRRP和RD圖像仿真 268
7.4 典型無源干擾下海場景的SAR圖像仿真 272
7.4.1 角反射器干擾下海場景的SAR圖像仿真 272
7.4.2 角反射器和箔條云團(tuán)干擾下海場景的SAR圖像仿真 274
7.5 本章小結(jié) 275
參考文獻(xiàn) 276
第8章 基于SAR圖像的艦船目標(biāo)智能識別 278
8.1 深度學(xué)習(xí)簡介 279
8.2 海場景艦船目標(biāo)檢測識別的Faster RCNN構(gòu)建 280
8.3 基于實測SAR圖像數(shù)據(jù)集的艦船目標(biāo)檢測 282
8.3.1 實測樣本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建 282
8.3.2 實測SAR圖像中艦船目標(biāo)檢測 283
8.4 基于仿真SAR圖像數(shù)據(jù)集的艦船目標(biāo)檢測 289
8.4.1 仿真樣本數(shù)據(jù)集的構(gòu)建 289
8.4.2 仿真SAR圖像中艦船目標(biāo)檢測 291
8.5 本章小結(jié) 293
參考文獻(xiàn) 293