1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
针对相控阵雷达在多目标跟踪过程中的波束调度管理问题, 以及传统的波束调度问题中仅优化所有目标中误差最小的目标, 面对高机动目标会导致一些误差较大的目标不收敛甚至丢失的问题, 提出一种基于最大平均协方差的雷达波束调度算法, 并结合交互式多模型滤波(IMM)算法和相控阵雷达无惯性采样的优势, 实现对多目标的稳定跟踪的波束调度, 并探究期望协方差与过程误差协方差(噪声误差)对跟踪过程的影响。仿真实验表明: 该算法可以有效实现多个高机动目标的协方差保持在期望范围内以及实现动态收敛, 并可以通过调节期望协方差与过程误差协方差来影响跟踪过程的置信度与收敛速度, 实现多目标稳定跟踪。
相控阵雷达 协方差 交互式多模型滤波 波束调度算法 phased array radar covariance IMM filtering beam scheduling algorithm
1 长春理工大学电子信息工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空地激光通信国防重点学科实验室，吉林 长春 130022
3 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
为解决机载激光通信中光电跟踪平台获得脱靶量存在滞后的问题，将协方差匹配技术与Sage-Husa自适应Kalman滤波相结合应用到脱靶量滞后补偿中。首先，通过Sage-Husa自适应Kalman算法补偿滞后的脱靶量，并引入遗忘滤波的思想降低过去的量测数据对现在的影响；然后，加入基于协方差匹配技术的判据，判据生效时更新噪声协方差阵，同时增大遗忘因子使量测先验协方差阵误差估计值与理论值更快地相容达到平衡，保证系统的实时性。在仿真中目标为等效正弦运动时改进的Kalman滤波比普通Kalman滤波降低了31.1%的预测误差。在实验验证中改进的Kalman滤波跟踪精度提高18.5%，实时性提高了18%，满足了控制系统对脱靶量滞后补偿的要求，使系统运行更稳定。
机载激光通信 脱靶量滞后 协方差匹配技术 自适应Kalman 遗忘因子 实时性 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0706008
1 华东师范大学, 精密光谱科学与技术国家重点实验室 上海 200062
2 中国科学院, 超强激光科学卓越创新中心 上海 201800
3 山西大学, 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
纠缠是一种重要的量子资源, 其可以广泛应用于量子通信、量子计算和量子计量学。本文提出联合三个四波混频过程产生四组份纠缠的新方案, 利用部分转置正定判据理论研究了四组份纠缠强度随三个四波混频过程增益的变化关系。结果表明此系统产生了真正的四组份纠缠, 且纠缠强度随三个四波混频过程增益的增大而增强。进一步分析了系统各输出场的本征值和本征模, 研究发现此系统由四个独立的单模压缩态组成。我们的理论结果为实验产生四组份纠缠资源提供了可行性方案和理论支持。
四波混频 多组份纠缠 部分转置正定判据 协方差矩阵 four-wave mixing multipartite entanglement positivity under partial transposition criterion covariance matrix
1 西藏自治区水文水资源勘测局，西藏 拉萨 850000
2 水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210044
针对Capon波束形成在误差条件下敏感性问题，提出一种基于协方差矩阵重构的鲁棒波束形成算法。算法将信号集中出现的空域划分为干扰区域和信号区域，接着将两个区域划分为若干相互独立不重叠的部分，对干扰区域积分，构造出干扰协方差矩阵；再利用采样协方差矩阵特征分解后的最小特征值重构出噪声协方差矩阵；最后对期望信号导向矢量误差进行环不确定集建模，并在期望信号导向矢量环不确定集上进行Capon谱积分来估计期望信号协方差矩阵，根据其主特征矢量获取期望信号导向矢量。仿真表明，与传统鲁棒波束形成算法相比，此方法在不同快拍数以及输入信噪比条件下，性能更加优异且稳定，同时计算量较小。
协方差矩阵重构 自适应波束形成 导向矢量估计 鲁棒性 reconstruction of covariance matrix adaptive beamforming guidance vector estimation robustness 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(6): 1002
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210066
河北科技大学 信息科学与工程学院，河北 石家庄 050000
全球卫星导航系统(GNSS)接收机在高速运动状态下时，干扰来向的快速变化会导致阵列抗干扰算法性能下降，为此，提出一种基于功率估计的抗干扰零陷展宽算法。根据特征值将采样协方差矩阵划分为信号子空间与噪声子空间，通过子空间投影确立信号导向矢量与功率的线性关系；利用线性关系估计干扰功率，并根据零陷展宽需求重新设定干扰区域内的信号功率；最后，以干扰区域内功率的估计值为基础重构干扰加噪声协方差矩阵，求解阵列权矢量。仿真表明，相比其他零陷展宽算法，所提算法在相同展宽下具有更深的零陷，阵列输出信干噪比也有所提升。
子空间估计 协方差矩阵重构 功率估计 零陷展宽 subspace estimation covariance matrix reconstruction power estimation null widening 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(5): 838
1 上海第二工业大学 工学部，上海 201209
2 电子科技大学 信息与通信工程学院，四川 成都 611731
提出了一种基于CUT杂波特性直接估计的机载雷达训练样本选择算法。该方法直接利用CUT的子孔径协方差矩阵对杂波进行表征，由于估计过程不依赖训练样本，可不受样本中干扰目标影响。考虑到目标距离环中可能存在目标信号，所提算法采用CUT子孔径协方差矩阵的Capon谱对目标可能存在的区域以外进行积分重构，从而剔除协方差矩阵中的目标成分。相比于传统广义内积算法利用单拍数据计算检验统计量，基于CUT杂波特性直接估计算法以样本的子孔径协方差矩阵表征其特性，可使计算结果更加稳定。通过仿真实验表明，所提算法在筛选训练样本时更加准确。
雷达 子孔径 干扰目标信号 协方差矩阵重构 radar sub-aperture outliers covariance matrix reconstruction
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
4 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
5 浙江省气象科学研究所, 浙江 杭州 310008
由于大气中气溶胶垂直分布复杂,常用的梯度法和小波协方差变换法在边界层高度自动连续识别方面仍具有较大的不确定性。选取在浙江金华两个时间段内观测得到的双波长激光雷达数据,将二维矩阵方法应用于复杂大气垂直分布情况下边界层高度的反演,从距离和时间两个维度优化边界层高度的反演结果。研究结果表明,在气溶胶垂直分布出现多层结构的情况下,小波协方差变换法反演的边界层高度有较大的误差,而二维矩阵方法具有一定的优势。在532 nm波长基于二维矩阵方法和小波协方差变换方法反演的边界层高度与1064 nm波长基于小波协方差变换方法反演的边界层高度的相关系数分别为0.87和0.37。边界层高度与地面温度变化趋势一致,表明边界层高度的反演结果是可靠的。二维矩阵方法为进一步改善无云情况下(3 km以内无云层出现)激光雷达自动连续识别边界层高度可靠性提供了很好的借鉴与参考。
遥感 激光雷达 大气边界层高度 小波协方差变换法 二维矩阵方法
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650500
2 佛罗里达理工学院科学与工程学院, 美国佛罗里达 墨尔本 32901
针对多聚焦图像融合过程中,如何准确地检测聚焦区域以及克服检测过程中存在的配准错误和噪声敏感问题,提出一种结合滤波算子与双尺度分解的多聚焦图像融合算法。首先,对源图像进行高斯拉普拉斯滤波处理,并将获得的滤波图像与源图像作差分运算,分离出多源聚焦图像的高频信息;然后,利用基于结构的双尺度焦点度量方法对多源图像的边缘与局部高频信息进行分解处理,生成含有边缘互补信息的初始决策图;最后, 采用基于一致性检验方法对得到的初始决策图进行分步细化处理,生成融合决策图,并按照逐像素加权平均规则获得融合图像。实验结果表明,与其他聚焦策略相比,该聚焦区域检测方法对不同噪声具有更高的鲁棒性和更强的聚焦区域识别能力, 处理时间小于0.5 s。
图像处理 图像融合 高斯-拉普拉斯滤波算子 双尺度分解 梯度协方差矩阵 空间一致性验证 激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0610010
