水上目标的毫米波辐射特性建模与实验研究
本文选题:被动毫米波 + 辐射计 ; 参考:《南京理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着可持续发展理念的不断深入,水环境监测保护问题被世界各国日益重视。目前,主要通过可见光、红外等遥感技术进行大范围的水上目标监测。但光学探测方法受天气和环境的影响较大,无法在雨、雾、霾等恶劣条件下正常工作。微波雷达检测方法则克服了上述波段的不足,拥有全天时全天候的工作能力,以被动方式工作的毫米波辐射计可通过接收水面物体的辐射信号辨别不同目标。基于我国水上目标探测的状况及实际需求,利用水面的毫米波辐射特性与典型水上目标的辐射特性存在很大差异这一特点,对水上目标在3mm和8mm两个波段的毫米波辐射特性展开了深入的研究。本文主要研究工作和内容如下:(1)在对毫米波辐射测量和成像的基本原理、典型毫米波辐射计系统和辐射计定标方法介绍的基础上,对天空、水面、金属目标及水面植被等典型目标进行理论建模、计算仿真,比较分析其辐射特性的特点。(2)本文研究应用于水面环境,在前人工作的基础上,设计了毫米波辐射计水面目标检测可视化仿真软件,根据先期水面目标的辐射特性对辐射探测系统进行动态模拟仿真,为水面环境探测实验提供科学依据;研究设计了可在水环境下工作的毫米波辐射计无线数据采集系统,利用此系统在宜兴太湖水域对典型目标进行外场辐射数据测量采集实验,经过对实验数据的分析处理,验证了理论模型研究的正确性,证明了利用毫米波辐射计系统监测水面环境的可行性。(3)在上海崇明海域,对天空、水面、水上典型金属目标和植被目标在3mm和8mm波段的辐射特性进行测量,与太湖水域辐射数据进行比对,研究了典型目标辐射特性在不同环境温度下的特点;组合大量辐射数据的采集分析,对水面荷叶和金属目标进行了矩阵式辐射扫描、插值拟合成像实验。实验结果表明辐射图像能达到更加直观的表现水面目标的物理几何特征,监测水面环境的目的。在对水上典型金属目标和植被目标辐射特性研究的基础上,结合大量辐射数据,开展水面目标区域矩阵式扫描、插值拟合成像的实验研究,为进一步利用毫米波辐射计系统实时监测水面环境提供了理论和数据支持。
[Abstract]:With the development of the concept of sustainable development, the problem of water environment monitoring and protection has been paid more and more attention to all over the world. At present, the main remote sensing technology, such as visible light, infrared, and other remote sensing technology to monitor the wide range of water targets. However, the optical detection method is greatly affected by the weather and environment, and can not work normally under the bad conditions such as rain, fog, haze and so on. The microwave radar detection method overcomes the shortcomings of the above waveband and has the ability to work all day and all weather. The millimeter wave radiometer which works passively can distinguish different targets by receiving radiation signals from water surface objects. Based on the status and actual demand of water target detection in China, the millimeter wave radiation characteristics of water surface are very different from those of typical water target. In this paper, the millimeter wave radiation characteristics of water target in 3mm and 8mm bands are studied. The main work and contents of this paper are as follows: (1) on the basis of the basic principle of millimeter wave radiation measurement and imaging, the introduction of typical millimeter wave radiometer system and radiometer calibration method, The typical targets, such as metal targets and surface vegetation, are modeled, simulated, and their radiation characteristics are compared and analyzed. The visual simulation software of millimeter wave radiometer surface target detection is designed. According to the radiation characteristics of the water surface target, the dynamic simulation of the radiation detection system is carried out, which provides the scientific basis for the water surface environment detection experiment. The wireless data acquisition system of millimeter wave radiometer which can work in the water environment is studied and designed. The system is used to measure and collect the radiation data of typical targets in Taihu Lake, Yixing, and the experimental data are analyzed and processed. The correctness of the theoretical model research is verified, and the feasibility of using millimeter wave radiometer system to monitor the water surface environment is proved. The radiation characteristics of typical metal targets and vegetation targets in the 3mm and 8mm bands were measured and compared with the radiation data of Taihu Lake. The radiation characteristics of typical targets at different ambient temperatures were studied. Combined with a large amount of radiation data acquisition and analysis, the surface lotus leaf and metal target were scanned by matrix radiation, and the experiment of interpolation fitting imaging was carried out. The experimental results show that the radiative image can achieve more intuitively the physical geometric characteristics of the water surface target and monitor the water surface environment. On the basis of studying the radiation characteristics of typical metal targets and vegetation targets on water, combined with a large amount of radiation data, the experimental research on the area matrix scanning and interpolation fitting imaging of water surface targets is carried out. It provides theoretical and data support for the further use of millimeter wave radiometer system to monitor the water surface environment in real time.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U69;X832
【相似文献】
相关期刊论文 前5条
1 冯来,陈重,张升康,崔正勤;表面测温技术在毫米波隐身中的应用[J];表面技术;2004年01期
2 王小娟,王多宁,王晓莉,李缉熙,李琦,马吉献;毫米波辐射对兔眼房水一氧化氮及某些细胞因子的影响[J];中华物理医学与康复杂志;1999年01期
3 桑伟;岳胜利;;毫米波成像技术在人体安全检查领域的应用[J];中国安防;2013年04期
4 刘朝晖,孙淑芬,陈景藻,王小娟,王多宁,刘玉凤;毫米波辐射对小鼠小脑一氧化氮含量的影响[J];第四军医大学学报;1997年05期
5 ;[J];;年期
相关会议论文 前10条
1 胡飞;倪炜;董健;何方敏;陈良兵;李青侠;朱耀庭;;复杂天气对地基毫米波辐射计探测的影响[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
2 董树义;周一平;;毫米波针炙初步探讨[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年
3 张黄河;;毫米波医疗技术用于伤口与愈合的论证[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
4 张光锋;张祖荫;郭伟;;最佳毫米波辐射图像的实验研究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
5 时翔;娄国伟;李兴国;;地物背景毫米波辐射特性测量的研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
6 栾英宏;李跃华;;交流毫米波辐射计的低频补偿[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
7 李道京;郗莹;;毫米波成像技术的发展及其应用[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
8 许建中;陈建宏;;神经网络实现弹载毫米波辐射计微弱信号提取[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];1999年
9 覃玉荣;赖声礼;;毫米波辐射对细胞膜电压变化的影响及其机理研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
10 董树义;兰星;;毫米波经络效应的反应扩散模型分析[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年
相关博士学位论文 前10条
1 钱嵩松;被动毫米波阵列探测成像的关键技术研究[D];南京理工大学;2006年
2 王本庆;近程毫米波成像技术及其信号处理[D];南京理工大学;2010年
3 时翔;被动毫米波探测及其隐身技术研究[D];南京理工大学;2008年
4 栾英宏;毫米波主被动复合近程探测目标识别方法研究[D];南京理工大学;2010年
5 张英浩;毫米波被动双极化探测及相控阵扫描关键技术研究[D];南京理工大学;2011年
6 严金海;声、毫米波复合寻的系统目标识别与定位技术研究[D];南京理工大学;2006年
7 张光锋;毫米波辐射特性及成像研究[D];华中科技大学;2005年
8 简伟;超高速毫米波无线传感通信系统[D];北京邮电大学;2011年
9 王桂丽;毫米波精确探测系统的信号检测及处理[D];南京理工大学;2009年
10 吴礼;近程毫米波LFMCW雷达多目标信号分析与处理方法研究[D];南京理工大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 周位强;弹载毫米波辐射计测试系统关键模块设计[D];南京理工大学;2015年
2 赵书占;毫米波目标辐射特性及图像特征研究[D];南京理工大学;2015年
3 彭心良;无源毫米波成像系统伺服单元设计及图像校正算法研究[D];电子科技大学;2014年
4 潘启龙;无源毫米波探测成像系统目标检测与识别方法[D];电子科技大学;2014年
5 陈杰;无源毫米波图像运动目标跟踪算法研究[D];电子科技大学;2014年
6 李德宽;无源毫米波成像移动隐匿目标检测技术研究[D];电子科技大学;2014年
7 张海;毫米波成像系统DSP处理单元设计及算法移植与实现[D];电子科技大学;2015年
8 宋小虎;基于统计理论的无源毫米波与光学图像融合算法研究[D];电子科技大学;2014年
9 李朝阳;无源毫米波成像系统数据采集与条带抑制方法研究[D];电子科技大学;2014年
10 孙永贺;毫米波无源探测目标多模式检测与跟踪算法研究[D];电子科技大学;2015年
,本文编号:1819389
本文链接:https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/1819389.html