复合深度神经网络在直升机声目标识别中的研究

针对直升机探测中目标运动过程连续识别的鲁棒性问题,提出了一种基于复合深度神经网络的直升机声学特征提取和识别框架。复合深度神经网络由卷积神经网络和长短时记忆神经网络以并行结构组合,进行直升机声学特征的优化,完成直升机类型识别。针对直升机声信号特性,对卷积神经网络进行了改进,使得该复合深度神经网络在信号短时谱基础上优化声信号特征表征并提取前后帧之间的相关信息,弥补通常声目标识别方法不能充分利用目标信号时间历程信息的缺陷。真实外场实验数据测试结果显示:相较于传统识别方法,该算法显著提升了直升机进入有效探测范围后连续识别的鲁棒性和目标识别正确率。     

高分子材料固体平板中声速与吸收系数的测量

在日本海洋科学技术中心建造的6500m潜水调查船上,装备了观测声呐(水下图像声呐)。这种声呐的平面位置显示设备(PPI)使用频率为100kHz,图像显示用300kHz。为提高探测距离,必须制备透射损失非常小的声窗。而且由于导流罩与收发换能器之间的距离仅为10cm左右,为防止它们之间的混响,也需要透射损失很小的声窗。 以往使用的各种声窗材料,其穿透频率大部分在100kHz以下,而对100kHz以上的高频,则是以天然橡胶为主,但是天然橡胶的透声损失在1dB以上,且     

基于远距离激光测振仪的痕量危险品探测

光声/光热光谱技术已经广泛应用于痕量危险化学品和爆炸物的探测,并显示出高效的探测能力。然而,该技术通常需要在光声池中进行分析,并使用高灵敏度麦克风或压电传感器记录振动信号,因此不适用于在安全距离外的开放环境中探测泄漏的危险物质或爆炸物。为此,利用强度调制的量子级联激光器（QCL）激发微量固体（聚四氟乙烯）和气体（丙酮）的光声效应,借助自主研发的远距离激光多普勒测振仪（LDV）对QCL产生的光振动信号进行检测。通过扫描QCL的波长,测量振动信号的幅值并获取光声光谱,其结果与傅里叶变换红外光谱的结果高度一致。实验结果表明,自制的远距离LDV可以在距离达200 m的开放环境下有效地检测痕量固态和气态化学品的光声信号。     

快速ESPRIT谐波集检测算法

在各种高分辨谐波检测算法中,TLS-ESPRIT估计精度较高,因不需要谱峰搜索而具有较小的运算量。提出了一种快速ESPRIT算法,在不降低谱估计性能条件下,进一步减小了运算量。快速ESPRIT算法所需采样时间短,仅需两次特征值分解。分析表明,此算法可以检测不同飞行状态的直升机声信号谐波集,是一种实时性好、有效实用的目标谱集探测方法。     

水下蛙人被动探测技术实验研究

为了探测携带呼吸器的水下蛙人目标,实验研究了蛙人呼吸辐射声信号的基本原理,提出了基于蛙人呼吸周期性特征的水下蛙人被动检测方法。水池实验获得了蛙人呼吸的周期性声信号,论证了被动探测的可行性。由于蛙人呼吸声信号所具有的显著频带,所以分别利用了带通滤波法和匹配滤波法获取周期信号的包络,并提取包络信号频谱的四类特征用于判决。三亚湖试结果表明:四类特征对蛙人的探测距离存在差异,最远能在40 m附近检测到蛙人,并且匹配滤波法的检测性能明显优于带通滤波法。结论:受限于辐射源的能量级,被动方法对蛙人的探测距离有限。      

激光—声通信研究

通过对多普勒相干检测方法的研究,开发了一套激光测振系统,可以通过对水面质点振动速度进行非浸入式的探测,进而获取水下声信息。本文对水面平静和波动两种情况下的激光声通信进行了研究,通过水池实验证明了探测和通信原理的正确性和可行性,给出了系统最小可探测声压级,对波动水面下的数据丢失情况进行了分析,并提出了可能的解决途径。     

深海大深度声传播特性及直达声区水下声源距离估计

深海大深度声传播特性对在深海近海底进行水声目标探测和定位具有重要意义。利用一次南海中南部深海不完全声道中的脉冲声传播实验数据,分析了海底附近大深度声传播损失及脉冲多途传播特性,并根据直达波和海底-海面反射波的时延差与收发距离的关系,提出一种利用深海直达声区脉冲多途到达时间进行水下声源距离估计的方法。结果表明:当接收器深度位于南海深海海底附近而声源深度较浅时,直达声区水平宽度可达30 km,传播损失相对影区来说较小,有利于水下声源探测;直达声区的直达波与海底-海面反射波的到达时延差随着收发距离的增大单调减小,可被用于水下声源距离估计。得到水下声源的距离估计结果与实验GPS测量结果较为一致,距离估计均方误差为0.28 km。      

激光致声换能器的实验与应用论证

设计制造了激光致声发射换能器,并进行了水槽实验,测量、计算了激光声信号的距离分辨力、声源级、指向性函数、指向性指数,分析了实验值与理论值误差产生的原因;计算了噪声背景和混响背景下对目标的探测距离;从理论上论证了探测沉底目标的可行性;分析了该换能器的信息传输速率、指向性和通信距离.     

机载可见光侦察系统最大探测距离地面等效实验方法研究

分析了地面定点验证法和飞行实验法测量机载可见光侦察系统最大探测距离的缺点和局限性,在地面定点验证方法的基础上,设计了机载可见光探测距离地面等效替代实验方法,避免了飞行实验带来的实验费用高、风险大的缺点,并通过飞行实验对探测距离实验结果进行比较和验证。结果表明该等效替代实验方法合理可行,实验效费比高、可操作性强,实验结果具有较高的准确度,对可见光侦察设备性能评估有一定的借鉴意义。     

红外搜索设备作用距离等效分析与应用

红外光电探测设备作用距离的大小除与设备本身的性能有关外，还制约于环境温度、相对湿度、能见度距离以及目标特性等诸多因素的影响。判定红外光电设备作用距离是否合格是目前靶场试验中突出的问题，因为考核现场很难造就标准环境(规定环境)和使用真实目标。本文利用传统的作用距离计算公式对红外光电探测设备作用距离进行计算．并对大量试验数据进行统计，对真实目标光学辐射特性进行实际测量，使计算公式的主要参数得到量化。根据红外光电设备在标准条件下所规定的作用距离要求，计算在现场试验条件下应达到的作用距离，即等效距离，以此判定红外光电设备在实际试验中所获得的实测作用距离是否满足规定要求。     

Trimode ladar/radar transponder systems for tracking long range cooperative targets

Detection and tracking of cooperative airborne targets are very important for military and also for civilian purposes. Previous research has shown that detection and tracking LASER offer high precision but their operation range is limited to less than 40 km even in good visibility propagation conditions. For long operation ranges, high power and bulky RADAR are required which can be significantly reduced by using active transponders on the cooperative target. A trimode LADAR/RADAR/Transponder system is investigated providing optimum performances. A L band Radar with active transponder is operated for all weather long ranges up to Low Earth Orbit satellites. The L mode is switched to a Mm wave mode RADAR for operation distances lower than 350 km and to an accurate LASER mode for the final tracking steps.     

利用Fernald迭代后向积分法反演低空探测机载激光雷达消光系数

进行低空探测的机载激光雷达消光系数反演存在着标定点选取和标定值确定两大困难.Fernald迭代后向积分法能够在不利用其它辅助没备的情况下,找到进行低空探测机载激光雷达消光系数反演所需的标定点和标定值.利用Fernald迭代后向积分法和Palm et a1.(2002)方法分别对青岛机载激光雷达实验数据进行处理,得到的两条消光系数廓线基本吻合.定蜃分析显示:利用Fernald迭代后向积分法进行机载激光雷达消光系数反演时,激光雷达比对消光系数反演结果影响很大;标定点的消光系数值及迭代判据的取值对机载激光雷达消光系数反演的结果影响较小.Fernald迭代后向积分法为不用其它辅助设备进行低空探测的机载激光雷达消光系数反演提供了一种可行的范例.     

机载红外设备多平台协同探测无源定位方法

随着科学技术的发展日新月异,红外侦察设备已越来越广泛地应用于机载平台。典型机载红外设备红外传感器和激光传感器作用距离存在着明显的不匹配问题,对超远距离目标无法精确定位。为实现距离缺失条件下远距离或超远距离目标的高精度定位,提出了多平台协同探测无源定位方法。仿真结果表明,多平台协同探测无源定位算法可有效实现高精度目标定位,其定位精度约为7%R,优于传统到达时差定位（TDOA）和到达方向定位（DOA）等方法。     

A new approach to eye-safety analysis for airborne laser systems flight test and training operations

A new method for evaluating the hazards associated with the use of airborne laser systems operating in the visible and near infra-red portions of the electromagnetic spectrum is presented in this paper. Particularly, safety issues of state-of-the-art Nd:YAG laser target designators are thoroughly investigated, in order to identify operational procedures and limitations for employment of such equipment at the test ranges during execution of both trials and training missions. Innovative procedures and algorithms are presented that allow a complete verification of laser-safety for airborne systems whilst operating at the test ranges. Finally, a PC based simulation program is described, together with some simulation results.Most of the results presented here have been developed for airborne laser target designators, but they also apply to most airborne laser systems including range finders and beam riders operating in the visible and near-infrared portions of the electromagnetic spectrum.     

ICCD紫外告警系统能量传递过程分析

从目标的辐射能量传递出发,针对紫外告警系统的作用距离估算问题,分析了辐射照度与辐射通量两种形式下的能量在ICCD紫外告警系统中的传递过程。分别将上述过程用于实例的计算,得到了CCD靶面能量与作用距离的关系。此过程的分析为建立基于点源探测和基于成像探测的紫外告警系统作用距离估算模型提供了理论依据。     

Bearings-Only Target Motion Analysis Using a Dual-Waveband Infrared System

Infrared systems are widely used for target detection, designation and tracking. For example, an Infrared Search and Track (IRST) system, as a typical airborne or shipboard detecting device, is widely equipped for the remote target detection and tracking. In recent years, the problem of target motion analysis (TMA) and tracking has been studied increasingly extensively. In an airborne infrared system, the problem becomes more difficult due to absence of range information. In this paper, the infrared model and motion model of typical aerial targets are described. An airborne dual-waveband IRST system, which is quite familiar nowadays, is choosed for implementation of target motion analysis. Based on the above, a novel and more practical algorithm of target tracking via bearings-only measurements is formed and the major parameters are defined according to a typical airborne dual-waveband IRST system. Finally, data simulation is implemented, and the results demonstrate the new algorithm has a better performance than before for bearings-only target tracking.     

飞参系统实时监视技术研究

针对飞机研制阶段各系统交联试验时故障定位慢、检查测试手段匮乏的问题,设计了飞参系统的实时监视功能。飞参系统中的机载设备与地面设备通过以太网进行数据交互,实现飞机状态的实时监视。分析了实时监视功能的作用与优势,并从某型飞参系统功能需求出发,阐述了机载设备的硬件配置及软件架构。基于UDP通信协议,提出了一种机载设备与地面设备交互的数据收发策略。该策略通过地面设备控制数据通信周期,机载设备采集的数据按周期发送给地面设备还原显示,实现了飞行数据的一边记录一边监视。实际应用表明,飞参系统的实时监视功能丰富了试验测试手段,提高了各个系统试验效率,实现了对飞机实时状态的监测,为航前快速检测技术的发展奠定了基础,具有很高的工程实用价值。     

机载腔增强吸收光谱系统应用于大气NO_2空间高时间分辨率测量

介绍了一套用于机载平台测量的非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)系统,并应用于实际大气NO_2空间分布的高时间分辨率观测.为满足机载测量中对时间分辨率的需求,系统采用离轴抛物面镜代替消色差透镜提高光学耦合效率;并运用Allan方差,对系统性能进行了分析.通过腔增强吸收光谱系统与长光程吸收光谱系统对实际大气NO_2的对比测试,两者线性相关系数R~2达到0.86.将IBBCEAS系统应用于机载平台,在时间分辨率为2 s的情况下,探测限达到95 ppt(1σ).通过机载观测,获得了华北地区石家庄等地上空对流层大气NO_2的廓线信息.     

探测器像元尺寸对航空光电系统成像性能影响分析

针对航空光电系统成像性能要求,从探测器像元尺寸出发,研究了探测器像元尺寸对探测器动态范围、信噪比、调制传递函数等性能参数的影响,并分析了探测器像元尺寸对光电系统分辨率、信噪比、探测识别作用距离等总体性能参数的影响,最后列举了国外典型航空光电系统参数及其选用的探测器参数。通过分析探测器性能参数与系统总体性能参数之间的关系,给出探测器像元尺寸选型及航空光电系统Fλ/d典型值的建议,即一般情况下航空光电系统为了获得远距离高像质图像,优先选用大像元探测器,并综合权衡探测器像元尺寸与系统Fλ/d之间的关系,将Fλ/d控制在2以内。     

小型旋翼机机载辐射环境监测系统的设计与实现

利用小型旋翼机良好的机动性能和环境适用性,将小型旋翼机与传统的核辐射探测设备相结合,再通过软硬件的开发、无线通讯、GPS定位以及核数据处理技术的应用,研发了一套具有受地形环境影响小、可避免人员受到近距离辐射损伤等优点的机载辐射监测系统。介绍了系统的结构组成、工作原理以及关键技术难点,重点研究了系统关键模块的设计以及剂量率响应线性范围的测定。飞行实测结果表明,该系统可对环境中的放射性实时、准确地测量,可用于日常的辐射环境监测以及失控放射源的搜寻,为核应急提供了一种新方法。