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基于被动干涉微波亮温图像的海面目标探测算法研究

卢海梁 王志强 高超 李一楠 胡泰洋 王佳坤 杨小娇 吕容川 李浩

卢海梁, 王志强, 高超, 李一楠, 胡泰洋, 王佳坤, 杨小娇, 吕容川, 李浩. 基于被动干涉微波亮温图像的海面目标探测算法研究[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(3): 563-572. doi: 10.11999/JEIT190256
引用本文: 卢海梁, 王志强, 高超, 李一楠, 胡泰洋, 王佳坤, 杨小娇, 吕容川, 李浩. 基于被动干涉微波亮温图像的海面目标探测算法研究[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(3): 563-572. doi: 10.11999/JEIT190256
Hailiang LU, Zhiqiang WANG, Chao GAO, Yinan LI, Taiyang HU, Jiakun WANG, Xiaojiao YANG, Rongchuan LÜ, Hao LI. Research on the Detection Algorithm for Sea Surface Targets Based on Passive Interferometric Microwave Images[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(3): 563-572. doi: 10.11999/JEIT190256
Citation: Hailiang LU, Zhiqiang WANG, Chao GAO, Yinan LI, Taiyang HU, Jiakun WANG, Xiaojiao YANG, Rongchuan LÜ, Hao LI. Research on the Detection Algorithm for Sea Surface Targets Based on Passive Interferometric Microwave Images[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(3): 563-572. doi: 10.11999/JEIT190256

基于被动干涉微波亮温图像的海面目标探测算法研究

doi: 10.11999/JEIT190256
基金项目: 国家自然科学基金(41706204),钱学森青年创新基金(QXSCXJJ2017-504),中国空间技术研究院西安分院自主研发课题(Y17-KJCX-04)
详细信息
    作者简介:

    卢海梁:男,1986年生,博士,高级工程师,研究方向为被动微波辐射无源探测、被动微波遥感、射频干扰检测等

    王志强:男,1979年生,高级工程师,研究方向为大气海洋环境遥感、海洋复杂背景下微弱环境探测等

    高超:男,1980年生,高级工程师,研究方向为大气海洋环境天基遥感探测等

    李一楠:男,1985年生,高级工程师,研究方向为被动微波遥感、综合孔径微波辐射计系统设计等

    胡泰洋:男,1983年生,副研究员,研究方向为微波毫米波辐射测量技术、大气遥感等

    王佳坤:女,1992年生,工程师,研究方向为被动微波遥感、被动微波辐射无源探测等

    杨小娇:女,1988年生,工程师,研究方向为被动微波遥感、海洋遥感等

    吕容川:女,1983年生,研究员,研究方向为全极化微波辐射计、被动微波遥感、大气探测等

    李浩:1980年生,研究员,研究方向为全极化微波辐射计、综合孔径微波辐射计系统设计等

    通讯作者:

    胡泰洋 sun1983hu@126.com

  • 中图分类号: TN959.72; TP79

Research on the Detection Algorithm for Sea Surface Targets Based on Passive Interferometric Microwave Images

Funds: The National Natural Science Foundation of China (41706204), The Qian Xuesen Young Innovation Foundation (QXSCXJJ2017-504), The Independent Investigate Project of Xi’an Institute of China Academy of Space Technology (Y17-KJCX-04)
  • 摘要:

    为利用被动干涉微波技术作为我国天基预警体系的重要补充以实现对海面目标的有效探测,该文提出一种基于被动干涉微波图像的海面目标探测算法。首先,建立了海面背景和海面目标的被动干涉微波图像数学模型;其次,详细地介绍了海面目标的探测算法,并仿真验证了算法的可行性;最后,开展了机载实验。理论分析和实验验证均表明:该探测算法是可行性的,能有效地探测到海面目标,且具有较好的探测性能;海面航行的金属目标在被动干涉微波图像中呈现“一高一低”的特征,可利用该特征提高海面目标探测概率。该探测算法可为天基被动干涉微波技术探测海面目标提供参考。

  • 图  1  基于被动干涉微波图像的海面舰船目标探测算法流程图

    图  2  目标探测算法仿真图

    图  3  实验设备实物图

    图  4  900 m高度下中心单元绝对定标后的一组数据

    图  5  飞机在转弯横滚示意图

    图  6  图4中飞机平飞时4个被动干涉微波图像样例

    图  7  图4中飞机转弯时4个被动干涉微波图像样例(第1700帧、2900帧、4100帧和5300帧)

    图  8  目标探测算法样例

    图  9  采用提出的目标探测算法获得3个目标的相对运动轨迹图样例

  • 张祖荫, 林士杰. 微波辐射测量技术及应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 1995.

    ZHANG Zuyin and LIN Shijie. Microwave Radiation Measurement Technology and Application[M]. Beijing: Electronic Industry Book Concern, 1995.
    YUJIRI L, SHOUCRI M, and MOFFA P. Passive millimeter wave imaging[J]. IEEE Microwave Magazine, 2003, 4(3): 39–50. doi: 10.1109/MMW.2003.1237476
    JACOBS E L and FURXHI O. Target identification and navigation performance modeling of a passive millimeter wave imager[J]. Applied Optics, 2010, 49(19): E94–E105. doi: 10.1364/AO.49.000E94
    彭树生, 李兴国. 毫米波辐射计反空中涂层隐身飞机的分析[J]. 红外与毫米波学报, 1998, 17(6): 454–458.

    PENG Shusheng and LI Xingguo. Analysis of anti-coating-stealth-airplane with a millimeter wave radiometer[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 1998, 17(6): 454–458.
    董晓龙, 吴季, 姜景山. 微波辐射计用于隐身目标探测的性能分析[J]. 系统工程与电子技术, 2001, 23(3): 54–57. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2001.03.016

    DONG Xiaolong, WU Ji, and JIANG Jingshan. The performance of the detection of stealthy targets by microwave radiometer[J]. Systems Engineering and Electronics, 2001, 23(3): 54–57. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2001.03.016
    吴露露, 胡飞, 朱耀庭, 等. 毫米波热辐射阵列的空间谱估计误差模型研究[J]. 红外与毫米波学报, 2010, 29(2): 123–127.

    WU Lulu, HU Fei, ZHU Yaoting, et al. Error model for spatial spectrum estimation of millimeter-wave thermal radiation array[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2010, 29(2): 123–127.
    牛立杰, 刘浩, 吴季. 高灵敏度、高稳定度微波辐射计技术研究与实验验证[J]. 电子与信息学报, 2017, 39(8): 2028–2032. doi: 10.11999/JEIT161112

    NIU Lijie, LIU Hao, and WU Ji. Research and experimental verification on high sensitivity and high stability microwave radiometer[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2017, 39(8): 2028–2032. doi: 10.11999/JEIT161112
    牛立杰, 刘浩, 武林, 等. 面向星载海洋盐度探测应用的L波段综合孔径辐射计原理样机研制与试验研究[J]. 电子与信息学报, 2017, 39(8): 1841–1847. doi: 10.11999/JEIT161233

    NIU Lijie, LIU Hao, WU Lin, et al. Development and experimental study on L-band synthetic aperture radiometer prototype for ocean salinity measurement[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2017, 39(8): 1841–1847. doi: 10.11999/JEIT161233
    SHAO Xuanmin, JUNOR W, ZENICK R, et al. Passive interferometric millimeter-wave imaging: achieving big results with a constellation of small satellites[J]. SPIE, 2004, 5410: 270–277. doi: 10.1117/12.542448
    杨宏. 基于机器学习的SAIR图像反演和目标检测方法研究[D]. [博士论文], 华中科技大学, 2012.

    YANG Hong. Research on brightness temperature reconsturcion method and target detection algorithm of Synthetic Aperture Interferometric Radiometers based on machine learning[D]. [Ph.D. dissertation], Huazhong University of Science & Technology, 2012.
    胡泰洋, 肖泽龙, 陈磊, 等. 隐匿违禁物品探测的毫米波辐射图像融合方法[J]. 南京理工大学学报, 2012, 36(1): 106–111. doi: 10.3969/j.issn.1005-9830.2012.01.019

    HU Taiyang, XIAO Zelong, CHEN Lei, et al. Millimeter-wave radiometric image fusion for concealed contraband detection[J]. Journal of Nanjing University of Science and Technology, 2012, 36(1): 106–111. doi: 10.3969/j.issn.1005-9830.2012.01.019
    刘静, 张光锋, 褚庆国, 等. 基于被动毫米波图像的金属目标特征提取方法[J]. 计算机测量与控制, 2017, 25(5): 169–172. doi: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.05.047

    LIU Jing, ZHNAG Guangfeng, CHU Qingguo, et al. Feature extraction of metal targets based on millimeter wave radiation image[J]. Computer Measurement &Control, 2017, 25(5): 169–172. doi: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.05.047
    苏兴华, 贺平. THz隐身目标无源遥感建模及仿真分析[J]. 太赫兹科学与电子信息学报, 2017, 15(6): 898–902. doi: 10.11805/TKYDA201706.0898

    SU Xinghua and HE Ping. Modeling and simulation of stealth target with THz passive sensing[J]. Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology, 2017, 15(6): 898–902. doi: 10.11805/TKYDA201706.0898
    李小辉, 朱莉, 陈建飞. 基于毫米波辐射截面特征的装甲目标识别方法[J]. 电光与控制, 2019, 26(3): 80–83. doi: 10.3969/j.issn.1671-637X.2019.03.017

    LI Xiaohui, ZHU Li, and CHEN Jianfei. Armored target recognition based on cross section features of millimeter wave radiation[J]. Electronics Optics &Control, 2019, 26(3): 80–83. doi: 10.3969/j.issn.1671-637X.2019.03.017
    高远, 张光锋, 于畅畅, 等. 典型金属立体目标的毫米波辐射特性研究[J]. 计算机测量与控制, 2019, 27(1): 233–236. doi: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2019.01.048

    GAO Yuan, ZHANG Guangfeng, YU Changchang, et al. Research on MMW radiation characteristic of typical mental targets[J]. Computer Measurement &Control, 2019, 27(1): 233–236. doi: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2019.01.048
    CHENG Yayun, HU Fei, WU Hongfei, et al. Multi-polarization passive millimeter-wave imager and outdoor scene imaging analysis for remote sensing applications[J]. Optics Express, 2018, 26(16): 20145–20159. doi: 10.1364/OE.26.020145
    卢海梁, 李一楠, 宋广南, 等. 海面目标星载微波辐射无源探测技术研究[J]. 红外与毫米波学报, 2019, 38(5): 674–682.

    LU Hailiang, LI Yinan, SONG Guangnan, et al. Research on the passive detection technology using space-borne synthesis aperture microwave radiometers for the sea surface target[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2019, 38(5): 674–682.
    GOURRION J, SABIA R, PORTABELLA M, et al. Characterization of the SMOS instrumental error pattern correction over the ocean[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2012, 9(4): 793–797. doi: 10.1109/lgrs.2011.2181990
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-12
  • 修回日期:  2019-06-20
  • 网络出版日期:  2019-10-30
  • 刊出日期:  2020-03-19

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