目标探测技术绪论
超宽带探地雷达浅层目标探测技术研究
摘要在城市以及乡镇的现代化建设不断发展的趋势下，公路、桥梁等基础交通设施的分布范围越来越广。
随着使用时间的增长，这些基础设施由于各种原因(如建材质量、交通工具超载、恶劣天气等)会出现各种病害，如裂缝、下沉、脱空、变形等，容易造成各种交通事故，因此公路、桥梁等基础交通设施的状况调查和护养愈显重要。
同时由于规划与建设的不同步，在布置和建设地下管道、电缆、排水系统等地下设施时，常会遇到与其它工程设施冲突的问题。
因此在正式实施地下设施建设工程前，需要获取地下结构和目标分布等信息，以分析地下工程的可行性。
超宽带探地雷达技术是一种高效、精确的无损探测方式，对浅层目标具有良好的探测效果。
本文叙述了超宽带探地雷达的发展背景，系统组成与技术原理，研究了超宽带探地雷达在浅层目标探测方面的重构与仿真，并提出了一种基于功率谱估计的超宽带探地雷达浅层目标探测方法，同时分别利用RIS-K2探地雷达系统与GprMax2D软件进行实测和仿真实验，在Matlab数值计算环境中对所提出的方法进行目标探测数据处理。
本文的主要研究工作和成果如下：1.对超宽带探地雷达系统和理论进行了研究，对浅层目标进行了模型重构，同时利用基于时域有限差分法(FDTD)的GprMax2D软件对重构模型进行仿真，利用Matlab软件进行目标仿真数据处理。
2.将超宽带探地雷达技术理论应用于具体的实践应用中。
本文使用意大利IDS公司RIS-K2探地雷达系统进行了目标数据采集和目标探测实验。
同时利用Matlab软件对所采集的数据进行了成像和算法处理。
3.本文提出了一种基于功率谱估计的超宽带探地雷达浅层目标探测方法。
该方法主要针对探测深度小于5m的浅层目标探测的应用，减少了探测过程中所需存储的数据量，计算复杂度低，算法处理速度快，可以实现采集过程与数据处理过程的结合。
本文利用RIS-K2探地雷达系统对华南理工大学五山校区内的湖滨北路与嵩山路进行了实测，利用所提方法对探测采集的数据进行了数据处理与数据分析。
遥感导论复习整理(期末考试)
遥感概论复习整理第一章绪论1.遥感概念狭义遥感：应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术2.遥感技术系统组成信息源、信息的获取、信息的记录和传输、信息的处理、信息的应用。
3.信息源，传感器概念信息源：任何地物都可以发射、反射和吸收电磁波信号，都是遥感信息源；目标物与电磁波发生相互作用，会形成目标物的电磁波特性，这为遥感探测提供了获取信息的依据。
传感器：接收、记录地物电磁波特征的仪器，主要有：扫描仪、雷达、摄影机、光谱辐射计等4.遥感类型（区分不同波段属于那种类型）按遥感平台分类：航天、航空、地面遥感按工作波段分类：紫外遥感：收集和记录目标物在紫外波段辐射能量可见光遥感：收集和记录目标物反射的可见光辐射能量，传感器有：摄影机、扫描仪、摄像仪等红外遥感μm)：收集与记录目标物反射与发射的红外能量，传感器有：摄影机、扫描仪等微波遥感(1mm-1m)：收集和记录在微波波段的反射能量，传感器有：扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等按传感器工作原理分类：被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量主动遥感：传感器主动发射一定电磁波能量，并接收目标的后向散射信号按资料获取方式分类：成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像波段宽度与波谱的连续性分类：按应用领域分类：土地遥感（Domanial）环境遥感（Environmental）大气遥感（Atmospheric）海洋遥感（Oceanographic）农业遥感（Agricultural）林业遥感（Forestry）水利遥感（Hydrographic）地质遥感（Geological ）5.遥感特点（一帧遥感图像代表地面多大位置）宏观性动态性技术手段多，信息海量应用领域广泛，经济效益高100nmile x 100nmile(185km x 185km)=34225km26.气象卫星有哪些1957年10月4日，前苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星1960年，美国发射了TIROS-1和NOAA-1太阳同步卫星1972年，美国发射ERTS-1（后改名为Landsat-1），装有MSS传感器，分辨率79米1982年，Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米1986年，法国发射SPOT-1，装有PAN和XS传感器，分辨率提高到10米1988年9月7日，中国发射第一颗“风云1号”气象卫星1999年，美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米1999年，美国发射QUICKBIRD-2，空间分辨率提高到0.6米7.遥感发展历史无记录的地面遥感阶段(1608-1838)有记录的地面遥感阶段（1838-1857）空中摄影遥感阶段（1858-1956）航天遥感阶段（1957-）8.对遥感进行处理的软件PCI ERDAS ENVI ER-MAPPER9.SAR是什么是合成孔径雷达Synthetic Aperture Radar 的缩写10.遥感发展现状高分遥感发展迅速，多种传感器并存遥感从定性到定量分析遥感信息提取逐步自动化遥感商业化第二章电磁辐射与地物光谱特征1什么是电磁波谱（应用较多的波段）按照电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，形成的一个连续谱带。
探测与识别 技术总结哦!!!
第一章绪论1．目标探测与识别：对固定或移动目标的非接触测量，测量的信号中包含距离、位置、方位角或高度信息等，这种测量的装置可以使固定，也可以是运动的，而测量到的信号经过特殊的识别方法能正确地给出相关的信息。
2．高新技术弹药：在弹药上采用了末端敏感技术、末端制导技术、弹道修正技术等，此类弹药都具有一定的目标探测功能。
3．“三打”：打武装直升机、打巡航导弹、打隐形机。
4．“三防”：防侦查、防电子干扰、防精确打击。
5．智能导弹工作原理：智能雷弹由声传感器探测1000m左右直升机螺旋桨产生的噪声，一旦分析出这种信号，雷弹锁定其频率，当信号或噪声增加到一定水平时，第二个探测系统开始工作，它能探测到直升机的接近距离或敏感到直升机主螺旋桨下降气流产生的大气压力变化，一旦达到预定的距离或压力变化时，雷弹可被弹射到一定的高度爆炸，毁伤直升机。
6．水下反鱼雷三种三种方式：声纳、磁探测技术、两者的复合技术。
7．灵巧化的精确制导的两项关键的核心技术：1)高分辨率、高灵敏度的毫米波或红外探测敏感技术；2)智能化信息技术处理与识别技术。
第二章目标特性1．坦克的主要特性与特征：红外辐射特征、声传播特征、行驶过程中产生的地面震动特征。
2．大气窗口：在某些波长范围内，其辐射能较好地通过，几乎一切与大气有关的光学设备都只能去适应这些窗口。
3．喷气式飞机的4种红外辐射源：作为发动机燃烧室的热金属空腔、排出的热燃气、飞机壳体表面的自身辐射、飞机表面反射的环境辐射。
4．蒙皮辐射在8～14μm波段内占有极重要的地位的3个原因：1)蒙皮辐射的峰值波长约为10μm，正好处在8～14μm波段范围内；2)此波段的宽度较宽；3)飞机蒙皮的面积非常大，它的辐射面积比喷口面积大许多倍。
第三章声探测技术1.声压：声音为纵波，其传播引起空气的疏密变化，从而引起气压的变化，该压力与大气压的差值即为声压。
2.声强：垂直于传播方向的单位面积上声波所传递的能量随时间的平均变化率，也就是单位面积上输送的平均功率。
大气探测复习题
第五章、温度
1、试述液体玻璃、热电偶、金属、热敏电阻温度表测温原理。 2、酒精和水银温度计的优缺点。 3、试述最高最低温度表测温原理。 4、说明温度热滞系数的物理意义及特性。 5、一支热滞系数为 100S 的温度表，温度 30℃时，观测环境 20℃的 空气温度，精度要求为 0.1 ℃，需要多少时间才能观测？ 6、气温测量中一般采用哪些方法预防辐射误差？
第十一章、高空风的探测
1、测定高空风有哪几种方法？这些方法有什么特点？ 2、测风气球的总举力和净举力与哪些因素有关？要保持净举力不随 气球的上升而改变，必须满足什么条件？ 3、测风气球的理论升速与实际升速是否相同？为什么？ 4、由气球的升速公式讨论影响气球升速的诸因素。 5、试述单经纬仪测风的基本原理，并说明单经纬仪测风中风向、风 速是如何确定的。 6、双经纬仪测风原理和单经纬仪有何不同？它有什么优点？
3、激光云高仪基本原理和结构
激光器测云高 激光器发射光束到云体,反射回来被接收所用的时间为 t,光速为 c,
则
激光云高仪原理：发射低功率的激光束遇到云层将往下反射或者散射 回波，检测发射激光与回波信号的时间差 △t ,即可得到检测云层的 高度 h = c△t/2 (c 为光速)
第三章、能见度 1、气象光学视程、白天能见度，有效水平能见 度的定义？
积雪和冻土
1、何谓积雪,气象站积雪的观测项目有那些? 2、常用来观测积雪的仪器有哪些,各有何特点? 3、何谓冻土,用于冻土观测的仪器是什么,有何特点? 4、何谓电线积冰,气象站电线积冰的观测项目有哪些? 5、何谓一次积冰过程,一次积冰过程包括那几个阶段? 6、用于电线积冰观测的主要设备有哪些? 7、影响电线积冰重量的主要因子有哪些?
·提高探测精度难题
1、提高温度观测中防辐射设备的反射率和通风 2、增加湿度元件在低温、低湿条件下的灵敏度 3、降低高空风测量的测风仰角下限
第1章 遥感绪论
第一章绪论遥感的概念1 广义：泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。
物探（物理探测）：狭义：是从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理、分析，判别出目标地物的属性及其变化特征的综合性探测技术。
空间遥感过程需综合遥测和遥控技术。
2 遥感数据（遥感数据获取示图）太阳辐射经过大气层到达地面，一部分与地面发生作用后反射，再次经过大气层，到达传感器。
传感器将这部分能量记录下来，传回地面，即为遥感数据（遥感数据示例）。
3 传感器是收集、量测和记录遥远目标的信息的仪器，是遥感技术系统的核心。
传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出4部分组成。
遥感技术系统1遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统。
信息的获取：传感器、遥感平台信息的接收：地面卫星接收站遥感类型1 按照遥感的工作平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感。
2按照探测电磁波的工作波段分类：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感等。
3按照遥感应用的目的分类：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感等4按照资料的记录方式：成像方式、非成像方式5按照传感器工作方式分类：主动遥感、被动遥感遥感平台是装载传感器的运载工具,按高度分为：地面平台：为航空和航天遥感作校准和辅助工作。
航空平台：80 km以下的平台，包括飞机和气球。
航天平台：80 km以上的平台，包括高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。
人造地球卫星的类型：低高度、短寿命卫星：150-350 km，用于军事。
中高度、长寿命卫星：350-1800 km，地球资源。
高高度、长寿命卫星：约3600 km，通信和气象。
遥感的特点1多波段性：波段的延长使对地球的观测走向了全天候。
2 多时相性：重复探测，有利于进行动态分析。
目标探测与识别技术
1.3 目标探测与识别技术对引信发展的意 义
进行多维处理需要产生多功能的“最佳”雷达信号波形并以适当的方式 发送和接收,利用这种编码信号为雷达提供一个包括时间域、频率域、幅 度域乃至极化的工作环境。信息处理器则用来对多个域的数据以矢量方 式进行处理,这样就可以在时间、频率、幅度、到达方向和极化等方面对 信号检测和定位。这种方法的主要优点在于它可以收集更多的能量,可以 利用不同信号域之间的交叉信息,降低在所有信号域中同时出现干扰的概 率,采用这种设计的毫米波雷达导引头在探测、识别、确定目标位置、延 伸域轮廓形状等方面的准确度、分辨率、抗干扰能力、自适应能力等都 会有所改进。
所谓高新技术弹药,指的就是采用了末端制导技术、末端敏感技术、弹道 修正技术等目标探测与识别技术,具有精确打击能力的弹药,此类弹药具 备一定的目标探测功能。
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1.2 引信目标探测与识别技术的军事需求
图1-1给出了常用的目标探测工作方式,其中末制导技术根据制导的方式 不同,分别可使用可见光、红外、毫米波、声、静电等探测技术。通过目 标识别,控制弹丸跟踪、命中目标。目前正在发展和实际采用的制导方式 有自主式制导系统、遥控制导系统、寻的制导系统和复合制导系统,其中 20世纪80年代装备部队并在战场上使用的主要产品有美国的 M712Copperhead “铜斑蛇”激光制导炮弹和苏联/俄罗斯的“红土 地”2K25式激光末制导炮弹系统。
1.2.3 水下反鱼雷的发展需要自19世纪鱼雷问世到21世纪的今天,世界各 国在鱼雷的研制方面都有了长足的进展。西方主要国家的由水面舰艇发 射的反舰鱼雷虽然已被舰对舰导弹所代替,但是潜艇作为一种隐蔽的鱼雷 运载工具和发射平台,随着其技术的发展及发射的鱼雷越来越先进,对舰 船的威胁从某种意义上讲比反舰导弹更严重。
《遥感概论》word版
遥感概论第一章绪论一、遥感（狭义）：在不直接接触目标物的情况下，使用特定的探测仪器来接受目标物体的电磁波信息，再经过对信息的传输、加工、处理、判读，从而识别目标物体的技术。
二、遥感平台：用来装载传感器的运载工具。
三、遥感的原理：1．物理依据：地球上的物体都在不停地辐射、反射和吸收电磁波，并且不同物体的电磁波特征是不同的。
2．原理：利用传感器接收地物反射或辐射出的电磁波，通过分析电磁波的特性区分不同的地物及其环境，主要基于两点：不同地物在不同波段反射率存在差异；同类地物的光谱是相似的，但随着该地物的内在差异而有所变化。
四、遥感技术系统：遥感技术系统是一个从地面到空中直至空间，从信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技术系统，包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。
五、遥感技术特点：1. 大面积的同步观测；便于发现和研究宏观现象（平台越高，视角越广，同步探测范围越大）2. 时效性：可以在短时间内对同一地区进行重复探测，有利于发现地球表面事物的动态变化，对天气预报，火灾、水灾的灾害监测等非常重要。
3. 数据的综合性和可比性：综合性包括：自然和人文信息的综合、多层空间的综合、多波段的综合、多时相的综合；可比性指获得的数据具有同一性或相似性，并且不同传感器具有兼容性。
4. 经济性；与传统方法相比，遥感可大大节省人力、物力、财力和时间，同时具有很高的经济效益和社会效益。
5. 局限性：一方面，遥感技术所利用的电磁波段很有限；另一方面，已利用的电磁波段对许多地物的某些特征不能准确反映。
六、遥感分类：1．按照遥感的工作平台分为：航天遥感、航空遥感、地面遥感。
2．按照资料的记录方式分为：成像方式、非成像方式。
3．按照电磁波的工作波段分为：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多波段遥感。
〓多波段遥感：探测波段在可见光与近红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。
遥感原理
3. 数据的综合性和可比性
地球资源卫星可以综合地反映地质、地貌、土壤、植被等特征，具有广 泛的应用领域；而且遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据记录 等均可按要求设计，使数据具有同一性和可比性。
4. 经济性
遥感的费用投入与所获得的效益比，可大大的节省人力、物力、才力和 时间，具有很高的经济效益和社会效益。
4. 航天遥感阶段
1956年，Colwell,特殊目的的航摄试验，分类并识别植 被类型，探测病虫害及受灾植被 1957年，前苏联第一颗卫星 1960年第一颗气象卫星TIROS-I，病虫害及受灾植被 20世纪60年代中期，NASA资助，大量红外及多光谱彩色 摄影 1972年第一颗地球观测卫星Landsat发射成功。（原名地 球资源技术卫星ERTS-1后命名为陆地卫星，遥感一词迅速 普及，卫星已超过3000颗（军用60%） 80年代法国的SPOT卫星； 之后的MODIS、QUICKBIRD等。
1608年，李波尔赛制造了世界上第一架望远镜，1609年 伽里略（Galleo）制作了放大倍数3倍的科学望远镜，从而为 观测远距离目标奠定了基础，促进了天文学的发展，开创了 地面遥感新纪元。但仅仅依靠望远镜观测的缺点是不能把观 测到的事物用图像的方式记录下来。
2.有记录的地面遥感阶段 对遥感目标的记录与成像，开始于摄影技术的发 明，并与望远镜相结合发展为远距离摄影。1839 年，达 盖尔 (Daguarre) 发表了他和尼普斯拍摄的照片，第一次 成功地把拍摄到事物形象地记录在胶片上。1849 年，法 国人劳塞达特(Aime Laussedat)制定了摄影测量计划，成 为有目的有记录的地面遥感发展阶段的标志。
1903年，纽布朗纳(Julius Nenbronner) 设计了一种捆绑在鸽子身上的微型相机。这 些试验性的空间摄影，为后来的实用化航空 摄影遥感打下了基础。
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热释电探测器
高莱气动型热探测器
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集成式斯特林制冷器
2884焦平面探测器 集成式斯特林制冷器
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探测器与不同制冷器组件的组合
激光技术
脉冲激光测距的原理 激光测距原理
激光测距
军用激光测距机
连续波激光测距的原理 步兵、地炮激光测距 坦克激光测距机 特 点 类 途 成像激光雷达 脉冲激光雷达 光导纤维通信 …… 舰艇载激光测距机 脉冲多谱勒激光雷达 脉冲压缩激光雷达 用 高炮激光测距机
按其完成的军事任务分
研究的对象和基本问题
图像特征
波谱特征
光学图像
非光学图像
激光雷达与可视图像
双目图像
激光雷达
数据关联、融合
激光雷达和可视图像坐标之间进行透视变换
，关联有效信息
研究的基本问题
目Байду номын сангаас的辨识
性能度量
心理学 视觉模型
模型的评定
人眼观察物体的要求
与其它课程的关系
基础
光学技术 传感器技术 光电器件及检测 … 发展 光电成像器件及系统 信息获取及处理 机器视觉处理 …
让我们一起讨论！
The success's road
军用微电子技术
军用计算机技术
军用生物技术 军事基础高技术 军用航天技术 军用信息技术 军用核技术 军事高技术 战略武器装备技术 战役战术武器装备技术 军事工程技术 后勤保障装备技术 军事系统工程技术 …… 军事应用高技术 军事航空航天技术 精确制导技术 核生化武器技术 按其功能分 侦察监视技术 夜视技术 电子对抗技术 新概念武器技术 伪装隐身技术
目标的等效条带图案
研究表明：有可能在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用 目标等效条带图案可分辨力来评价成像系统对目标的识别能力
2019/4/16
微光系统
直视型 (被动)微光成像系统：
利用微光增强技术 极低照度(10-5lx)下完全“被动”式工作 改善人眼在微光下的视觉性能。
微光系统
直视型 (被动)微光成像系统的工作特点：
10-4lx
到人眼的观察效果。图案不同，人眼对信噪比的要求不同（如方 波图案：1～1.5左右；余弦图案：3～3.5左右）
10-3lx
人眼的视觉特性
约翰逊准则 目标的等效条带：一组黑白间隔相等的条带状图案，其总高度为 基本上能被识别的目标临界尺寸，及目标的最小投影尺寸，其长 度为垂直于临界尺寸方向的横跨目标的尺寸，等效条带图案的可 分辨力为目标临界尺寸所包含的可分辨的条带数（周／临界尺寸 ） 约翰逊论证了等效条带图案可分辨力能用来预测目标的探测识别 ，通过实验确定了各类目标探测识别准则。
雷达回波图
雷达回波测距.
Class is over. Bye-bye!
灵敏度：以量子阈值表示时，最小可探测的视觉刺激是58~145
个蓝绿光(波长为0.51m)的光子轰击角膜引起的，据估算，这一 刺激只有5~14个光子实际到达并作用于视网膜上。
10-6lx
分辨力：
对比度：图案不同，对对比度的要求也不同（如点与点：26％；
方波条纹之间：3％）
10-5lx
信噪比：人眼观察物体需要排出干扰，如果干扰太大将影响
军事目标观察
目标探测—目标搜索
目标探测—获取方法的改变
探测与识别?
获取
处理
显示
传输
目标探测与识别
特征提取 特征选择 分类 识别
获取
处理
显示
传输
传感器
信号 采集
目标识别：人类（或类人智慧，
如机器）实现对各种事物或 现象的分析、描述、判断的 过程
目标探测与识别？
理论支持：传感器技术、物理学、电子学和
信息处理多学科 实施过程：非接触测量，并对测量信号进行 相应的处理
以传感器技术、物理学、电子学和信息处理
等多学科理论为基础，对固定或者移动目标 进行非接触测量，并对测量信号信息处理得 到相关信息的过程
学好本课程很难？？不难？？！！
目标探测与识别的基本问题
微光夜视技术
热成像技术 雷达探测技术 激光技术 光电对抗技术
学好并不难
学会从系统到器件、从整体到局部将知识统和起来
－ “树叶再多也是通过树枝长在树上的” 抓住主要矛盾，建立工程意识！ 善于温故知新，在具体的系统与器件中认识已知的 科学道理 善于归纳总结，在对比中发现原理、技术手段中的 共性和不同。 关注身边的技术及技术趋势，了解行业发展及动态
被动-隐蔽性好 景物之间反差小 受自然照度和大气透明度影响大
热成像技术
光电探测器包括所有将光辐射能（红外、可见及 紫外光辐射）转变为电信号的一类器件。
光子探测器 光电效应 光电效应 光电探测器 热探测器 光热效应 光热效应
光电导探测器 光伏探测器 光电子发射探测器 热电偶和热电堆 测辐射热计
导言
什么是目标探测与识别技术?
学科地位与专业关系
学好《活动目标探测技术》并不难
技术在身边
医学热诊断
作为一种医疗辅助诊断手段，已成功应用
于皮肤癌、乳腺癌等的辅助诊断，也能够 检查其它如神经痛、局部炎症和损伤等；
活动目标探测技术
秦文罡 光电微系统研究所 西安工业大学
你的大学是怎么渡过的
？
你的大学 学到了什么？
考什么 学什么
活动目标探测技术
周立伟 《目标探测与识别》
北京理工大学出版社 张河 《探测与识别技术 》 北京理工大学出版社 张秉华 《光电成像跟踪系统》电子科技大学出版社 保铮 《雷达成像技术》 电子工业出版社
激 光 技 术 在 军 事 上 的 应 用
飞机载激光测距机 …… 连续波激光雷达 动目标显示激光雷达
激光雷达
种
激光通信 激光制导 激光武器
大气激光通信
空间激光通信
水下通信
半主动寻的式制导 高能激光武器
全主动寻的式制导
波束式（驾束式）制导
低能激光武器
雷达技术
微波波段划分
激光技术
雷达波
雷达波发射后会逐渐扩散