基于光学图像和MIMO毫米波雷达回波的电力线探测方法研究

发布时间：2020-06-01 22:53

【摘要】：电力线是直升机低空安全飞行的重要因素,以往直升机对电力线探测的手段通常采用传统极化毫米波雷达。然而,由于电力线的独特的Bragg散射特性,当雷达波束指向与电力线法线夹角超过o?20时电力线回波强度很小,从而会有坠机危险。利用MIMO极化毫米波雷达对电力线进行全方位探测,并用宽范围光学相机来辅助探测,对直升机的安全飞行具有重要意义。首先,本文描述了电力线探测系统,即采用MIMO极化毫米波雷达对电力线进行全方位探测,并用宽范围光学相机来辅助探测,同时给出两个重要定义,即雷达回波的全方位信噪比和光学图像中宽范围电力线特征,然后设计了MIMO雷达发射的PFBS-LFMCW信号,以及介绍了电力线结构模型和极化散射特性。其次,根据雷达回波和宽范围拍摄的图像中电力线所呈现特征,分别采用不同的检测与识别方法。对于雷达回波,首先使用期望似然检测方法,可在低信噪比下对电力线进行检测,然后对电力线的Bragg散射特性,利用分形盒维数算法来进行识别,并与支持向量机分类识别结果进行对比;在宽范围光学图像中,采用基于K均值聚类和基于LSD的两种电力线检测算法,然后提取出宽范围电力线特征,使用深度置信网络和支持向量机进行对比分类识别。最后,利用小波变换对雷达图像和光学图像进行分解,将得到高频和低频分量分别采用的不同的融合规则来进行融合,以提高电力线检测的可靠性。
【图文】：

在极化毫米波雷达对电力线探测中，当雷达波束指向与电力线法线夹角不超过o 20时，电力线回波具有较强的 Bragg 散射。为了提高实际中对电力线的探测能力，本文提出一种基于机载MIMO极化毫米波雷达的电力线探测方法，并采用宽范围光学相机作为辅助探测手段，以提高对电力线的全方位探测能力。因此，，本章先简要介绍直升机对电力线探测的系统，将光学相机用以辅助MIMO 极化毫米波雷达进行探测；然后描述了电力线的结构模型和散射模型，便于后续对雷达回波的分析；最后对 MIMO 毫米波雷达的信号收发模型和波形进行了分析和设计。2.2 电力线探测系统描述基于光学传感器的电力线检测系统因低能耗、体积小和轻重量也受到广泛的关注，同时这些优点也能很好的解决直升机装载能力有限的问题。另外在低信噪比条件下，电力线会淹没于强噪声回波中而难以探测，可懫用光学相机来辅助 MIMO 毫米波雷达的探测，以提高直升机对电力线的探测能力。

表 3-1 EL 电力线检测仿真参数线距离/m 信噪比/dB 发射/接收阵元数100.5，101 -10，0，5，10 8/16 EL 统计量 (b) 图(a)中局部
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN958

【参考文献】

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3 何晓晴;徐永胜;;直升机毫米波防撞雷达的发展与应用[J];电讯技术;2006年03期

4 石星;;毫米波雷达的应用和发展[J];电讯技术;2006年01期

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本文编号：2692191