地质雷达在水利工程质量检测中的应用1 前言 地质雷达作为近十余年来发展起来的地球物理高新技术方法，以其分辨率高、定位准确、快速经济、灵活方便、剖面直观、实时图象显示等优点，备受广大工程技术人员的青睐。现已成功地应用于岩土工程勘察、工程质量无损检测、水文地质调查、矿产资源研究、生态环境检测、城市地下管网普查、文物及考古探测等众多领域，取得了显著的探测效果和社会经济效益，并在工程实践中不断完善和提高，必将在工程探测领域发挥着愈来愈重要的作用。而地质雷达技术用于堤防隐患的探测尚属初步阶段，通过广大物探技术人员的共同努力，达到了解和掌握不同隐患类型在雷达图像上的反映特征，在不断总结探测经验的基础上，提高异常的判断能力和精度，较确切地推定堤防工程隐患的性质和位置，以便指导有关管理单位加强堤防工程重点部位的维护和防范，提高和巩固堤防工程的运行周期和防洪能力。本文以永定河堤防工程护砌质量检测为实例，说明地质雷达技术在堤防工程探测中的应用情况，以此与同行进行切磋，推动堤防工程探测技术的发展，不妥之处，敬请批评指正。2 基本原理地质雷达与探空雷达相似，利用高频电磁波(主频为数十数百乃至数千兆赫)以宽频带短脉冲的形式，由地面通过发射天线(T)向地下发射，当它遇到地下地质体或介质分界面时发生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天线(R)接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，既波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。雷达波(电磁波)在界面上的反射和透射遵循Snell定律。实际观测时，由于发射天线与接收天线的距离很近，所以其电磁场方向通常垂直于入射平面，并近似看作法向入射，反射脉冲信号的强度，与界面的反射系数和穿透介质的衰减系数有关，主要取决于周围介质与反射目的体的电导率和介电常数，对于以位移电流为主的介质，既大多数岩石介质属非磁性、非导电介质，常常满足σ/ωε<<1，于是衰减系数(β)的近似值为：既衰减系数与电导率(σ)及磁导率(μ)的平方根成正比，与介电常数(ε)的平方根成反比。而界面的反射系数为：式中Z为波阻抗，其表达式为：显然，电磁波在地层中的波阻抗值取决于地层特性参数和电磁波的频率。由此可见，电磁波的频率(ω=2πf)越高，波阻抗越大。对于雷达波常用频率范围(25～1000MHz)，一般认为σ<<ωε,因而反射系数r可简写成:上式表明反射系数r主要取决于上下层介电常数差异。应用雷达记录的双程反射时间可以求得目的层的深度H：式中:t为目的层雷达波的反射时间；c为雷达波在真空中的传播速度(0.3m/ns)；εr为目的层以上介质相对介电常数均值。3 工程概况北京市界内永定河左、右堤防于清朝乾隆年间修筑，后经数次维修和加固形成现有规模，主体为梯形，顶宽约10m，可见堤高约5～6m，堤内坡坡度为1:1.5～1:2.0，外坡相对较缓为1: 2.0～1: 2.5。堤身为人工堆积，主要由粉细砂(中下游段)、卵砾石(上游段)组成。介质构成复杂多变，分布不均，且处于包气带中，极为干燥。堤基为第四系全新统地层，岩性以粉细砂为主，下游段出现黑色淤泥质粘土夹层，层厚约0.7～2.0m。地下水位埋深(自地表计)：卢沟桥附近约20.0m，至下游逐渐变浅，达省/市界附近(石佛寺)一带约2.0m。永定河卢沟桥下游至省/市界左、右堤防共划定险工段12处23段，分布在左堤约60Km和右堤约30Km范围内，其险工段内坡为浆砌石(厚约40cm——原设计标准)结合铅丝石笼构成的护砌，并于1964～1989年间营建，浆砌石护坡除可见堤身部分露出外，其余部分与铅丝石笼水平护底均埋于河滩滩地以下，一般为3.0～5.0m，外铺8.0m的铅丝石笼护底。这些险工段在历史上均有决口或抢险加固的记载。为满足北京市对永定河防洪设计的需要，保证该堤防渡汛万无一失，故进行地球物理勘探工作，以检测堤防工程的护砌质量，便于99年6月份之前进行加固处理。4 测试技术及资料处理为判断险工段堤内坡护险浆砌石质量的优劣，沿内坡坡脚布置一条雷达探测剖面，并按其走向连续测试。外业施测使用瑞典MALA地质仪器有限公司生产的RAMAC/GPR地质雷达系统，天线的中心频率为250MHz，收发天线的间距为0.6m。实测采用剖面法，且收发天线方向与测线方向平行。记录点距为0.2m，采样频率为3893MHz，单一记录迹线的采样点数为512，迭加次数为16，记录时窗为180ns，若取堤身土体的雷达波速为0.08～0.10m/ns，表层浆砌石的雷达波速为0.10～0.12m/ns，综合考虑该地层剖面特征，选取雷达波速中值为0.10m/ns，则此时该雷达系统的最小纵向分辨率为8～10cm。雷达资料的数据处理与地震反射法勘探数据处理基本相同，主要有：①滤波及时频变换处理；②自动时变增益或控制增益处理；③多次重复测量平均处理；④速度分析及雷达合成处理等，旨在优化数据资料，突出目的体、最大限度地减少外界干扰，为进一步解释提供清晰可辨的图像。处理后的雷达剖面图和地震反射的时间剖面图相似，可依据该图进行地质解释。5 成果分析地质雷达资料的地质解释是地质雷达探测的目的。由数据处理后的雷达图像，全面客观地分析各种雷达波组的特征(如波形、频率、强度等)，尤其是反射波的波形及强度特征，通过同相轴的追踪，确定波组的地质意义，构制地质——地球物理解释模型，依据剖面解释获得整个测区的最终成果图。地质雷达资料反映的是地下地层的电磁特性(介电常数及电导率)的分布情况，要把地下介质的电磁特性分布转化为地质分布，必须把地质、钻探、地质雷达这三个方面的资料有机结合起来，建立测区的地质——地球物理模型，才能获得正确的地下地质结构模式。雷达资料的地质解释步骤一般为：⑴ 反射层拾取根据勘探孔与雷达图像的对比分析，建立各种地层的反射波组特征，而识别反射波组的标志为同相性、相似性与波形特征等。⑵ 时间剖面的解释在充分掌握区域地质资料，了解测区所处的地质结构背景的基础上，研究重要波组的特征及其相互关系，掌握重要波组的地质结构特征，其中要重点研究特征波的同相轴的变化趋势。特征波是指强振幅、能长距离连续追踪、波形稳定的反射波。同时还应分析时间剖面上的常见特殊波(如绕射波和断面波等)，解释同相轴不连续带的原因等。下部架空时的图像，该剖面第三反射同相轴自剖面点9.4m处断开，形成“背斜”状的强反射层，此现象延续到剖面点12.8m处，此段浆砌石与下部土体分离导致架空，其范围与已知情况吻合。 通过雷达测试成果的地质解释共圈定出73处浆砌石存在不同程度的隐患或质量较差，这些隐患的类型一般为：①浆砌石厚度较薄；②浆砌石与下部土体分离形成架空；③浆砌石胶结不良或松散；④浆砌石出现裂缝等不良现象。 护砌整体质量较差的堤段多为年久失修严重，浆砌石与下部堤身土体接触差，多形成架(悬)空状态，造成护砌断裂、塌陷等不良现象较普遍，且多具一定规模。而造成上述现象存在的原因，笔者分析后认为浆砌石面存在许多缝隙，且砂浆质量差、少浆，下部又无防渗护层，堤身土体多由粉细砂组成，经降水入渗，粉细砂局部被冲刷淘失，在砌石与堤身土体之间形成空洞，并有继续扩大发展之趋势。该物探成果经开挖验证(见图4——开挖照片)，完全符合客观实际，受到了甲方的赞誉。6 结语地质雷达以其高效快速、高精度在护险工程探测中能够发挥重要作用，取得了良好的应用效果，且对浅层或超浅层的工程探测中有着十分广阔的应用前景，然而地质雷达的探测深度和精度与所采用的天线频率有很大关系，天线的频率越低探测深度越大，则精度越低；而天线的频率越高，探测深度越浅，则精度越高。本次采用中心频率250MHz的天线进仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。
稀疏成份分析及在雷达成像处理中的应用稀疏成份分析是一种新兴的信号分析方法。它以过完备词典为基础，能从有限的观测数据中获得信号的稀疏表示，有效地挖掘信号的自然属性和本质的驱动源，提高变换域的分辨率，为信号处理提供了有力的工具。作为信号处理的重要组成部分，雷达成像技术无论在军事还是民用上都有巨大的应用潜力。雷达成像本质上就是一个信号表示过程，由于高频区雷达目标散射行为具有局部特性，用稀疏成份分析方法能提高雷达图像的质量，有利于图像分析和目标识别。针对雷达成像的应用背景，本文研究了稀疏成份分析中稀疏性度量函数构造的一般准则等理论问题，以及基于稀疏成份分析的雷达成像算法，包括一维距离像、二维逆合成孔径雷达成像和多频段雷达信号综合技术等。研究了稀疏成份分析中度量函数的构造和算法分析等理论问题。利用稀疏成份分析方法研究了高分辨一维距离像稀疏表示的原子构造与相关算法，并对算法的参数估计性能进行了理论分析。研究了基于稀疏成份分析的逆合成孔径雷达成像算法。根据雷达目标散射信号的稀疏表示模型，研究了多频段多分辨雷达信号综合技术。根据雷达目标的理想点散射体模型和几何绕射模型，分析了多频段雷达回波观测信号的联系与差别，并利用稀疏成份分析方法提出了高分辨一维距离像的多频段信号综合成像技术。针对多频段窄带组网雷达检测海上目标的应用背景，根据雷达目标在低分辨回波中的稀疏分布特性和海杂波的分布特性，提出了多雷达距离分辨率匹配处理技术，提高了雷达回波的距离分辨率并实现了多雷达距离分辨率的匹配统一，为多频段窄带雷达信号综合提供了统一的基础。
航海雷达用于测定船位、引航和避 让。 雷达测距比测向精度高。按照定位精度顺序，雷达定位方法为：距离定位、孤立目标的距离方位定位和方位定位。如用雷达测距和目测方位结合，定位精度更高。雷达测量距离和方位的准确性受多种因素影响。按照国际海事组织1981年提出的性能标准，要求测距误差不超过所用量程的1.5%或70米，取其大者。物标在显示屏边沿的测方位误差应在±1°以内。由于雷达本身性能和物标反射特性的影响，雷达图象具有以下特点，需要 正确辨认。①失真，由于波束水平宽度和光点直径的影响，物标回波往往比实物为大；观测物标回波边沿的方位时，需修正半个波束水平宽度。由于雷达地平以远和受遮挡的地物无回波，所得岸线图形往往与海图上形状不完全一致。②有干扰，包括雨雪杂波、海浪杂波、同频杂波等的干扰，轻者影响观察，重者掩没物标回波。③可能出现假回波，包括旁辨回波、间接回波、多次反射等。④其他如由于船上烟囱、桅杆的遮挡，荧光屏上形成扇形阴影，超折射时出现第二行程回波等。 在较宽水道航行，最好利用雷达连续在海图上定位进行导航。在狭水道航行，须 直接在显示器上进行导航。航海雷达有相对运动显示和真运动显示两种方式。相对运动显示方式为航海雷达的基本显示方式。其特点是代表本船船位的扫描起始点在荧光屏上（一般在荧光屏中心）固定不动，所有物标的运动都表现为对本船的相对运动。相对运动显示方式分两种：①舷角显示方式：又称“船首向上”显示方式。不管本船航向如何改变，船首标志线始终指向固定方位刻度盘的正上方（零度），便于读取舷角。但物标在屏幕上的位置随本船航向改变而改变，因此在改向或船首由于风浪而发生偏荡时，会使图像不稳，且由于余辉而使图像模糊（图1）。②方位显示方式：又称“真北向上”显示方式。将本船陀螺罗经（见罗经）的航向信息输入显示器，使船首标志线随本船航向而改变，其所指固定方位刻度盘读数就是当时本船航向，此时固定方位刻度盘正上方（零度）代表真北，本船改向时，物标在屏幕上的位置不变，保持图像稳定（图2）。船舶主要依靠浮标航行，而且航道弯度不大，可选用舷角显示方式；船舶航行转向频繁，而且需要大角度转向时,选用方位显示方式为宜。真运动显示方式为在荧光屏上能反映船舶运动真实情况的显示方式。实现真运动显示，要将本船罗经的航向和计程仪的速度信息输入显示器。其特点是代表本船船位的扫描起始点以相应于本船的航向和速度在屏幕上移动，海面上的固定物标在屏幕上则固定不动，活动物标按其航向和航速在屏幕上作相应移动，根据活动物标的余辉，即能看出其真实航向和估计其速度（图3）。真运动显示方式主要是便于驾驶员迅速估计周围形势。 为了判别与会遇船有无碰撞危险，应根据雷达观测信息进行标绘作业，标绘 内容通常是求最近会遇距离和来船的真航向，真航速。人工标绘作业可在极坐标图上进行：按一定时间间隔把来船回波的相对位置移标在图上，其联线就是该船的相对运动线。它离中心的垂直距离，称为最近会遇距离。最近会遇距离太近就是有碰撞危险。已知本船真航向、真航速，通过作矢量三角形，就能求出会遇船真航向、真航速。60年代出现了套在雷达显示器屏幕上的反射作图器，它使驾驶员能直接在屏幕上标绘而无视差，从而提高了标绘效率，但准确性有所降低，也不能留下记录。以后又出现了在屏幕上增加一些被称为“火柴杆”的电子标志和基于光、磁、机械等方法进行标绘的其他装置。60年代末到70年代初出现自动雷达标绘仪。自动雷达标绘仪是附属于航海雷达的自动标绘装置，一般用电子计算机控制，可与雷达组装在一起，也可以作为单独部件。工作时，需向它输入本船航向、速度、雷达触发脉冲、雷达天线角位置和雷达视频回波信号，由人工或自动录取会遇船，然后自动跟踪。通常用矢量线在屏幕上表示各会遇船的航向和航速，其长短可以设定。矢量线末端代表到设定的时间时各会遇船的位置，可以很容易看出有无碰撞危险（图4）。也有用椭圆形或六角形显示预测危险区，其大小取决于所设定的最近会遇距离。如会遇船的航向、航速和本船的航速均不变，本船航向线通过预测危险区时，即有碰撞危险（图5）。当电子计算机算出最近会遇距离和到最近会遇点时间小于所设定的允许范围时，会自动地以各种方式（视觉和音响）报警，提醒驾驶员采取避让措施。如果需要，可进行模拟避让（模拟改向、改速或倒车），以确定所要采取的避让措施。为准确显示各种避碰信息，如选定船舶的方位、距离、航向、航速，最近会遇距离和到最近会遇点时间等，标绘仪中还有数字显示器或字符显示器。（ ）
A 侦查和监视手段在军事高技术方面的应用
现代科学技术特别是高技术的发展，使军事侦察与监视的技术水平和能力有了极大提高。现代侦察设备器材或侦察探测系统有可见光、微波、红外、声学侦察探测设备；并可部署在地面、海上、水下和空中、太空。利用高性能的侦察探测系统可进行全时域、大空域及覆盖全侦察与监视，可迅速、准确、全面掌握敌方情况。世界各国都非常重视现代侦察监视技术的发展，现代侦察监视技术已成为军事高技术重要领域。
一、侦察与监视技术的基本概念
侦察是军队为获取军事斗争特别是战争所需敌方或有关战区的情况而采取的措施，是实施正确指挥、取得作战胜利的重要保障。侦察监视技术是指发现、识别、监视、跟踪目标并对目标进行定位所采用的技术。现代侦察与监视系统是根据现代战争的需要，把各种高新技术设备有机结合起来，以实现各种侦察目的的情报保障系统。直接目的探测目标，分发现、识别、监视、跟踪及对目标定位。
1、发现：依据目标与周围背景的某些不连续性，将目标提取出来，确定某个地方有目标。
2、识别：确定目标的真假和区分真目标的类型。
3、监视：严密注视目标的动静。通常隐蔽地实现。
4、跟踪：对目标的连续不断的监视。
5、定位：按照一定的精度探测确定出目标的位置，即方位、高度和距离。
侦察监视技术就是指发现、识别、监视、跟踪目标并对目标进行定位所采用的技术。
理论上，自然界中任何实物目标及其所产生的现象总会有一定的特征，并与其所处的背景有差异。目标与背景之间的任何差异，如外貌形状差异，或在声、光、电、磁、热、力学等物理特性方面的差异，都可直接由人的感官或借助一些技术手段加以区别，这就是目标可以被探测到的基本依据。侦察监视系统根据目标的特征信息，包括声、光、电、磁、热、力学等特征信息，完成任务。
二、现代侦察技术有多种分类方法，通常分为以下三类：
1、战略侦察、战役侦察和战术侦察：目标性质、范围、情报使用和所引起的作用不同；
2、侦察设备的运载工具及其使用：地（水）面、水下、空中和空间四个侦察系统；
3、根据遥感设备的不同：可见光、多光谱、红外、微波、声学侦察等。
三、现代高技术战争中的侦察监视技术的应用
（一）可见光侦察
1、什么是可见光？
正常人眼可见的光。
2、什么是有色物体？
物体对可见光有反射特性。
3、可见光：波长0.4～0.76微米电磁波作用于视网膜上感光细胞，引起视觉。对可见光能感觉光的不同颜色，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。色光呈现不同色彩，因为波长不同，当眼睛同时受到各种颜色光的同时作用时，产生白光感觉，白光是复合光。
4、电磁波：电磁波根据波长或频率不同分无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、 Y射线等。
同一物体对不同波长电磁波反射能力不相同；不同物体对同波长电磁波反射能力也不相同。物体对可见光不同的反射特性决定了它们本身的颜色。
电磁波波长不同，在大气中传输能力不同。大气中水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等气体分子对不同波段的电磁波有不同程度的吸收作用(选择性吸收)，使有些波段电磁波被削弱，有些波段完全消失。大气吸收较少的波段(大气透过率较高)称“大气窗口”。目前知道大气窗口有：
0.3～1.3微米：该窗口包括全部可见光、部分紫外光和部分近红外波段，属于目标的反射光谱。照相及扫描方式的侦察器材都采用此“窗口”，是目前侦察领域应用最为广泛的一个窗口。
1.4～2.5微米：属于近红外波段，也是目标的反射光谱，但不能为常用胶卷所感光。在侦察中目前该窗口很少利用。
3～5微米：属于中红外波段，既是目标的反射光谱，也是目标的辐射光谱。
8～14微米：属于中远红外波段，是目标本身热辐射波段，该窗口目前利用也较为广泛。
大于1.5厘米：属于微波波段，是微波雷达应用最为广泛的窗口。
即使处在大气窗口中的电磁波，传播过程中也要受到大气分子的散射，散射程度与波长的四次方成反比，即波长愈短，散射愈多。
根据目标在可见光波段的物理特征，主要侦察器材有各种光学观察器材、照相侦察器材、电视侦察器材、微光夜视侦察器材和激光侦察器材等。
（二）红外侦察
1、什么是红外侦察？
根据物体在红外波段的热辐射，侦察、探测目标。
2、什么是热辐射？
任何物体温度高于绝对零度时，不断以电磁波形式向外释放能量，称热辐射。
同一物体不同温度时，热辐射能量按波长的分布也不同。温度高，热辐射总能量增大，能量多数分布在波长短的一侧。温度愈高，峰值波长愈短。一般军事目标温度在-15℃～37℃之间，辐射波长约为9～10微米，处于红外波段。多数目标在常温下的热辐射波长都在红外波段，即使夜间，也能通过接收物体红外辐射来进行侦察。
红外线：可见光红光外端，波长0.76～1000微米电磁波。红外线分近红外（0.76～3微米）、中红外（3～6微米）、中远红外（6～20微米）和远红外（20～1000微米），其中近、中、中远红外波段被各类红外侦察器材所利用。
红外侦察设备主要分成像红外探测器和不成像红外探测器两种。成像红外探测器主要有红外照相机、红外夜视仪、热成像夜视仪等，不成像红外探测器主要有红外预警探测器。
（1）红外照相机
红外照相机与普通可见光照相机成像方式一样，不同的是要采用只能透过红外辐射的特制镜头，而且要采用对红外辐射敏感的专门的红外胶卷。红外胶卷有两类：红外黑白胶卷和红外彩色胶卷。根据所拍摄的红外黑白照片的色调变化或红外彩色照片的色彩变化，就能识别伪装，发现隐蔽的目标。与可见光照相相比还有个优点是能在夜间或浓雾等不良条件下拍摄远距离的景像，目前只能制造出对近红外区敏感的红外胶卷，而常温下物体近红外辐射能力很弱，所以夜间照相时必须用强光源照射目标。
（2）红外扫描装置
因为目前只能制造对近红外辐射敏感的红外照相胶卷，而军事目标中的中、远红外辐射能力却很强，很难对这些目标进行照相侦察，于是出现热敏照相。常用红外扫描装置，利用光学扫描技术和对中、远红外辐射敏感的半导体材料，将地物辐射的红外能量转变成电信号，进行处理放大后再转变成可见光图像。
（3）红外传感器
红外传感器是无源被动式红外探测器。当目标经过时，红外探测头吸收目标发出的红外辐射，能发现视角扇面内20米至50米以内的目标。
（三）雷达侦察
1、什么是雷达侦察？
利用雷达波发现、探测物体。
2、雷达侦察特点？
探测距离远、测定目标速度快、精度高、全天候使用、易电子干扰。
3、雷达侦察设备种类？
雷达侦察是利用物体对无线电波的反射特性来发现目标和测定目标状态（距离、高度、方位角和运动速度）的一种侦察。具有探测距离远、测定目标速度快、精度高、能全天候使用等特点，在战场上应用十分广泛，成为现代战争的一种重要侦察手段。
雷达种类繁多，用途各异，根据任务或用途的不同，可分为：
1、警戒、引导雷达
对空情报雷达；对海警戒雷达；机载预警雷达；超视距雷达；弹道导弹预警雷达。
2、武器控制雷达
炮瞄雷达；导弹制导雷达；鱼雷攻击雷达；机载截击雷达；机载轰炸雷达；末制导雷达；弹道导弹跟踪雷达。
3、用于侦察的雷达
战场侦察雷达；炮位侦察校射雷达；活动目标侦察；侦察与地形显示雷达。
4、航行保障雷达
航行雷达；航海雷达；地形跟随与地物回避雷达；着陆（舰）雷达。
（四）电子侦察
1、什么是电子侦察？
接收无线电信号：接收无线电通信信号、接收雷达信号。
2、接收无线电通信信号：测向、侦听。
3、电子侦察特点：隐蔽、被动、距离不小于被侦察设备工作距离。
电子侦察一般分两大类，一类是无线电探测；一类是侦察雷达。
无线电侦察是使用无线电收信器材，截收和破译敌方无线电通信信号，查明敌方无线电通信设备的配置等情况。具有侦察距离远，速度快，工作隐蔽，受环境、地形、气候等自然条件影响小的特点。包括侦听和测向定位两个方面。
1、无线电通信侦听
无线电通信侦听主要是运用电波传播、信号及联络三个规律来实施侦察。无线电通信侦听设备主要是无线电接收机。
（1）信号规律及侦听
无线电波所传播的信号，必然由通信双方按一定的规则制定信号的形式。
从信号的调制上看，为使无线电通信的每一个信号都能代表某一信息，必须对发射的无线电波进行某种调制。调制的方法通常有调辐、调频、调相等。用不同的方法调制的信号将具有不同的频谱特性，因此在接收时必须采用与之对应的不同的解调方法。
从信号的组合上看，各种无线电通信信号的组合形式虽然不同，但都由电流脉冲的有无、长短和大小表示，它们同样存在着变化规律。同样的电码组合，在各种文字中可表示不同的含义。
从波形上看，无线电波也有不同的形式，如连续波、断续波、矩形波等。通过对不同的波形及波纹的分析，可以查明敌方通信信号的技术规格、调制方式、排列方式和组合规律等技术参数。
（2）联络规律及侦听
在无线电通信中，除发射载有信息的无线电波外，还必须相互规定呼号、频率、联络时间等通信诸元和勤务用语。
2、无线电测向
无线电通信测向是指利用无线电定向接收设备（又称无线电测向仪）来确定正在工作的无线电发射台方位的工作过程。通过测向能确定通信电台的方位。无线电通信测向的种类较多：
——按显示方法不同可分为听觉测向和视觉测向；
——按使用方式不同可分为固定测向、半固定测向和移动式测向；
——按测向机的用途分空中测向、海上测向和地面测向；
——按适用波长不同分长波测向、中波测向、短波测向和超短波测向等。
（五）多光谱侦察
什么是多光谱侦察？同时、分别在各个不同的光谱带上对同一目标进行照相或扫瞄，获得的图像。
主要特点？识别针对单一光谱侦察的伪装，工作范围受限，一般0.35～0.9微米波段，至多不超过1.35微米。
多光谱侦察是把目标发射和反射的各种波长的电磁波划分成若干窄的波段，在同一时间内，用几台仪器分别在各个不同的光谱带上对同一目标进行照相或扫瞄，将所得图像或信号进行加工处理，分析比较，就可以从物体光谱和辐射能量的差异上区分目标。在多光谱侦察获得的图像上，生长旺盛的活体植物呈现红色，伪装用的砍伐植物呈蓝色，涂绿漆的金属物体呈现黑色。
多光谱照相机由于受感光胶片光谱响应的限制，其工作范围一般在0.35～0.9微米波段，至多不超过1.35微米。
（六）声学侦察
声波特点？弹性波，声波在不同的介质中的传播速度不同。
声波用途？传声，反射。
水中声波传输特点？透射与绕射；反射与折射；散射与混响；衰减；声道。
声学侦察设备主要有声响传感器、炮兵声测仪、水下探测设备等。
声波是一种弹性波，声波在不同的介质中的传播速度不同。空气声波传播速度每秒340米左右。
1、声响传感器
声响传感器使用很普遍，它的探测器是一个传声器，是一种声电转换器。工作原理与麦克风相同。最大优点是分辨力强。处理后能重现目标运动时所发出的声响特征。如果运动目标是人员，则不仅可以直接听到声音，还能根据话音察明其国籍、身份和谈话内容；如果运动目标是车辆，则可根据声响判断车辆的种类。同时它还能排除自然干扰。声响传感器的探测范围也较大，对人正常对话40米，对运动车辆达数百米。
2、声纳
声纳是利用水声传播特性对水中目标进行传感探测的技术设备。海洋中使用的声波，水中传播速度达每秒1450米以上。声波在水中的传播速度受温度、盐度及海水静压力（即深度）的影响，温度越高，声速越大；盐度及静压力的增加，也会引起声速的增大。
声波在海洋中传播主要有以下特点：透射与绕射；反射与折射；散射与混响；衰减；声道。
声纳用于搜索、测定、识别和跟踪潜艇和其他水中目标。声纳按工作方式分被动式声纳和主动式声纳。
被动式声纳又称噪声声纳。主要搜索来自目标的声波，特点是隐蔽性、保密性好，识别目标能力强，侦察距离远，但不能侦察静止无声的目标，也不能测出目标距离。
主动式声纳又称回声声纳，可以探测静止无声的目标，并能测出其方位和距离。但容易被敌方侦听而暴露自己，且探测距离短。
声纳的类型根据使用对象不同，分水面舰艇声纳、潜艇声纳、航空声纳和海岸声纳等。
应该有的 最好去大型书店里看看或者去图书馆
本文仅供学习使用，并非商业用途，全文是针对哈尔滨工业大学刘文之的论文《移动机器人的路径规划与定位技术研究》进行提炼与学习。论文来源中国知网，引用格式如下： [1]刘文之. 基于激光雷达的SLAM和路径规划算法研究与实现[D].哈尔滨工业大学,2018.
相关坐标系转换原理已经在前一篇文章写完了，直接上转换方程。
这里他的运动模型选择的是基于里程计的运动模型，还有一种基于速度的运动模型，其实都差不多，整体思想都一样。里程计是通过计算一定时间内光电编码器输出脉冲数来估计机器人运动位移的装置，主要是使用光电码盘。根据光电码盘计算出此时轮子的速度，然后通过已知的轮子半径来获得单位时间 每个轮子 的位移增量。
高等数学可知单位时间位移增量就是速度，对速度在一定时间上进行积分就得到这一段时间所走过的路程。
根据上图，我们可以求出来机器人航向角角速度、圆弧运动半径和机器人角度变化量，由此可以解的机器人在当前时刻的位姿。
实际上也是有误差，所以单独依靠里程计会与实际结果产生较大误差，所以必须引入其他的外部传感器对外部环境的观测来修正这些误差，从而提高定位精度。
首先肯定需要将激光雷达所测得的端点坐标从极坐标、机器人坐标中转换到世界坐标中。
这张略过，暂时不需要看这个
路径规划算法介绍：
因为该算法会产生大量的无用临时途径，简单说就是很慢，所以有了其他算法。
了解两种代价之后，对于每一个方块我们采用预估代价与当前路径代价相加的方法，这样可以表示每一个路径点距离终点的距离。在BFS搜索过程的基础上，优先挑选总代价最低的那个路径进行搜索，就可以少走不少弯路。（算法讲解 ）
在局部路径规划算法之中，我们选用DWA算法（dynamic window approach），又叫动态窗口法。动态窗口法主要是在速度(v, w)空间中采样多组速度，并模拟机器人在这些速度下一定时间内的轨迹。在得到多组轨迹后，对这些轨迹进行评价，选取最优的轨迹所对应的速度来驱动机器人运动。 state sampling就是按照之前给出的全局路径规划，无论是Dijkstra还是A* 都可以方便的得到state sampling，DWA算法所需要提前建立的action sampling有两种：
但是无论是什么情况，上述所做的工作就是把机器人的位移转化到世界坐标中来，而不是机器人坐标系。速度采样结束之后，只需要对小车的轨迹进行评判，就可以得到最优解了。下面介绍速度采样的办法。
对速度进行采样一般有以下三个限制：
当确定了速度范围之后，就需要根据速度分辨率来对小车速度离散化，在每一时刻将小车在不同直线速度角速度组合下所即将要行驶的距离都可视化出来。
其中每一条轨迹都是很多小直线连接起来的。
需要用评价函数来对上述轨迹进行选择，选择最适合的轨迹
最后为了让三个参数在评价函数里所发挥的作用均等，我们使用归一化处理来计算权重。
算法流程整体如下：
【从高科技战争特点看我国国防现代化】上个世纪80年代的美国远程突袭利比亚开创了高科技战争的先河，90年代的海湾战争又宣告了高科技战争的成形与完善。当美国大兵用伤亡区区几十人的代价取得整场战争胜利的时候；当伊拉克百万雄师被打的溃不成军的时候；当战争在几十天就完全终结的时候，我们心中除了无比的震撼，还有对自身安全的忧虑和对未来我军建设的思考。一、什么是高科技战争所谓高科技，在科学术语中侧重的是新科技、尖端科技的涵义，它与一般科技没有明确的时间界定，发明较早而技术复杂，能巨大改变原有做事方式、方法的，大大提高办事效率的技术，人们也愿意称之为高科技。而战争中的高科技我认为与一般的定义应有区别，它更应被定义为：改变作战模式，决定战争进程，提高战争效率，与高科技人才相结合，与战略敌军科技相比不至于落后的新型、可实用的技术。只有明确了这个定义，我们才能更明确的提出我国国防现代化的方向，走出许多认识上的误区。比如说：我国产的有些雷达，技术水平达到了国际先进，但在装备部队后发现，它们易于受潜在战略敌方的干扰而无法工作。那么这些雷达即使采用了高科技，却因为他作用与老式雷达一样，在敌军面前不堪一击，所以也不能称之为高技术（武器）。相反，我国的红旗2导弹，虽有50年左右的历史，但其与新的导弹技术相接合，加之指挥员战术思想的先进，即使在新的战争中亦能发挥有效的作用，那么它就应该被称之为高科技。总结：判断高科技必须以效果相结合，对敌人没用的科技即使水平再高也不能盲目崇拜。二、高科技战争的特点人员知识层次高。新战争的特点要求更多掌握现代科技知识的复合型人才。战争机器的日益复杂导致操作所需技能的大幅提高，仅仅拥有高科技武器装备还不能形成战斗力，还必须具备能熟练操作武器的战斗人员。这里有个现成的例子：据外电报道，台湾在买入幻影2000战斗机和F16-BLOCK5/10战斗机共250余架后，却因战斗机飞行员短缺而只能形成70%的战斗力，造成极大的浪费。想要拥有大量熟练的军人，首先要改革兵役制度，变义务兵役制度为义务兵役制度与招募兵役制度相结合，大力发展招募兵役制度。保留高素质的核心队伍，这样才能稳定、提高军队的战斗力。武器技术含量高，使用复杂。高科技武器的名称由来就是源于其使用技术的尖端性、复杂性。任何一种高科技武器都综合了多种先进技术，比如闻名于世的"战斧"导弹，它就集新材料科学、燃料科学、电子计算机技术、制导技术、卫星导航技术等于一身，不可谓技术不高。高科技武器的使用也相对复杂。因为高技术武器的制造与运用都结合了大量的尖端技术，其制造、维护、训练、使用对人员的要求也相对较高。操作人员少有不慎或武器某系统、零件的失灵都会造成武器的失效。一些报道曾经指出，我军的一些部队面对新型装备，竟然因恐惧其技术复杂而放置于仓库不敢使用，这也从侧面证明武器技术含量的提高和高技术武器渴求高技术人才。战争空间由三维向多维发展。战争已经不仅仅是海、陆、空三维。外层空间作战、电子战、心理战、网络战已成为现代战争不可或缺的部分。俄罗斯最近成立第四军--天战部队就是战争空间多维化的标志之一。高成本,低伤亡，高费效。不可质疑，高科技战争是高成本的战争，区区一个月的海湾战争，美国打完了近一年的军费，如果不是盟国的赞助，美国在经济上是经不起长期的高科技战争的。这也是高科技战争的一个致命的弱点，谁也不能长期承担。所以海湾战争后，美国努力发展低成本智能攻击武器，以避免打不起战争的尴尬境地。虽然如此，极低的伤亡，极佳的攻击效果仍然让高科技战争成为未来战争的发展必然。由此可见，"高技术战争"，是高素质军事人才以技术含量高、造价高的武器在拓展的空间实施快速的打击，以达成高效率军事行动的战争。三、我国国防现代化与高科技战争（一）建立现代军事理论，构造现代国防体制要运用高科技构筑我国的现代化国防，首先一点就是必须建立科学、系统、具前瞻性、与国情、军情相结合的军事理论。在此军事理论的指导下有步骤的开展高技术的研究与运用，避免盲目与浪费。战争的胜利与否很大程度上决定于军事理论和战略指导思想的先进与否，我们必须深刻理解这一点。我军能在极度劣势下在朝鲜战争中战平（胜）美军，关键就在于我军军事理论非常成熟，通过了长期战争的检验。检验军事理论的正确性无非两个途径：战争检验和借鉴它国经验。鉴于我国的和平外交政策，我们无法通过前者来作出检验，那么我们只有靠观察外军战斗和跟踪新军事理论来进行判断，这之中又要考虑不同的国情和军情，逐步修正以求合理。（如此做法，必然会存在误差，所以我认为没有实战检验的我军军事理论是我军能否在未来战争中取胜的最不确定的因素。）（二）应重点发展以下科技：军用电子技术。在现代高技术武器的发展中，军用电子技术是其核心和基础，从近期发生的几场局部战争看，军用电子技术已从作战保障跃为作战手段，成为现代作战行动的先导，并贯穿于战争的全过程。军用计算机技术。现代战争的高速化，使武器装备的自动化控制显得极为重要，其中计算机扮演着重要的角色。随着信息技术的迅速发展及在军事上的广泛应用，未来战场将是一个由众多计算机通过有线或无线等方式，把遍布于陆、海、空、天、电诸领域的侦查监视、定位导航、火力打击、指挥控制、支援保障等系统乃至单车、单炮、单兵等基本作战单元连接在一起而形成的网络世界。敌对双方在计算机网络上的争斗将构成战争的主要内容。网络上的争斗不只是力量和智慧的较量，更是技术、技能和技巧的抗衡，正如有人所描述的那样，是"键盘上的战争"。军用探测技术。军用探测技术是高技术战争中制胜的重要因素之一，是航天技术与信息技术相结合的产物。目前，已发展和投入使用的军用探测技术有：1、雷达探测技术。它是利用物体对无线电波的反射特性来发现和测定目标位置的"无线电定位技术"。它广泛地应用于战场侦察、防卫、引导、火控等现代战争的各个方面。2、光学探测技术。它以光学成像技术为基础，主要用各种光学摄影机进行的战场照相侦察。3、地面传感探测技术。这是一种通过地面目标所引起的电、声、磁、地面振动和红外辐射等物理变化来确定目标的探测技术。4、夜视技术。是用于在黑暗环境中帮助人眼增强视觉的一种专门技术。在现代战场上广泛使用的夜视装置主要有：红外夜视仪、微光夜视仪、微光电视及热成像仪四种。未来军用探测技术的发展趋势是：空间上的立体化；速度上的实时化；手段上的综合化；侦察、监视与打击上的一体化。军用制导技术。精确制导武器的产生和发展，完全依赖于精确制导技术。因此，精确制导技术在整个现代军事高技术的发展中占据着十分重要的地位。目前，被开发和广泛使用的精确制导技术主要有：微波制导、红外制导、电视制导、毫米波制导、指令制导和地图匹配制导。精确制导技术将向高精度、抗干扰、全天候、智能化和低成本方向发展，特别是显现出综合化的趋势。如"毫米波辐射图象匹配制导"、"地貌景象匹配制导"，以及"全球定位系统"（GPS），就是综合化的制导方式。科索沃战争中大出风头的"战斧"式巡航导弹以及JDAM炸弹等采用的就是"惯性导航＋地形匹配＋数字式景象匹配区域相关器"这一综合制导方式。隐身技术。隐身技术是指用来防止己方武器被敌方雷达、红外、声纳和可见光有效探测的伪装技术。它是近年来举世瞩目的一项重大军事技术，同激光武器和巡航导弹一起被誉为当今军事上的三大法宝。目前隐身兵器采取的主要隐身技术有：反雷达探测隐身技术、反红外探测隐身技术、反光学探测隐身技术和反声纳探测隐身技术等。军用激光技术。激光技术是人类二十世纪六十年代的重大科学技术成就，它是光学、光谱学与电子学发展到一定程度以及这些学科相互结合的必然产物。比较成熟或影响较大的军事应用主要有：1、激光制导；2、激光雷达；3、激光测距；4、激光通信；5、激光对抗；6、激光模拟；7、激光武器。值得注意的是，美国经过近年来不断加大对军用激光技术的投入，以经把体积庞大，实验性的激光武器成功的转变为可安装在大型武器平台上，具有一定实战功能的武器。按此发展速度，再不远的将来，激光武器很可能成为一个改变战争模式的决定性武器，而导弹将因无法突破激光防御而不得不退出历史舞台。军用智能技术。随着军用智能技术的发展，各种智能化武器将对未来作战产生深远影响。目前，不仅在专家鉴定系统（TECA）、自然语言理解、语言识别和视觉处理等基础研究方面取得突破性的成果，而且还研制成功了大量的智能武器系统，如智能导弹、智能地雷、智能坦克以及智能机器人等，形成了一个庞大的智能武器家族。军用航天技术。航天技术广泛运用于军事领域，使武器装备的效能发生了革命性的变化。它的发展主要集中在保障军事行动的军事卫星、进攻性与防御性空间武器，以及多用于载人军事航天系统三个方面。美国空军司令部和航空航天局正在为军事、科研和商业上应用联手开发进入太空技术。目前，美国空间司令部已接近于能够部署一种灵活有效的带翼航天器，支援太空军事行动。太空军事化是一个噩梦，一个已经开始的噩梦。（二）培养高科技人才在高素质新型军事人才的培养上必须树立超前意识，坚持人才培养先行。要紧紧抓住人才质量建设这个根本，加大人才培养的力度，要培养大批懂得高科技知识的指挥人才，培养大批能够担当打赢未来高技术局部战争重任、经得起各种风浪考验的高素质新型军事人才，实现我军人才质量建设的整体性飞跃。我军有在战争中培养人才的传统和经验，但在新的年代，我们培养军事人才的途径更多的是依靠体制。必须建立这样一个完备的体制：①机会平等，公平竞争。这是一个高效培养体系的共同特点，这样才能从人群中选拔出真正的人才，才能促进全面的提高。②开放灵活，鼓励创新。绝对不能闭门造车，要积极吸收国内外的新经验、新方法；让人才走出国门，让人才与世界接轨。③系统全面，高低有序。要给每以个想晋级的军人以机会，培养高低各类人才；培养体系要由低到高，逐渐深入。④保持压力，终生培训。结合新的要求，对已完成培训的各阶段军事人员进行再培训，保持合适的淘汰率，促使军事人员不断提高；培训要在服役期内全程进行，保障部队战斗力。对军事人才的基本要求：爱国；强壮的身体和过硬的军事知识；健康的心理和强健的神经；积极上进，能自我提高。（三）加强武器管理"管理"就是国防科研和军工生产管理，只有搞好手中武器装备的管理，才能形成战斗力。什么是战斗力？即人、武器加上相互间的结合。要搞好管理，就要提高官兵与武器的结合能力。如何管理？首先，要让武器的研制体现以人为本的原则，不能让人的体力和脑力负担过重，要让士兵爱上武器而不是相反。第二，武器的维护保养和更新换代要科学、经济的进行。第三，加强训练，让士兵熟悉武器的性能和操作技巧。自20世纪90年代，全军上下掀起了一个轰轰烈烈、扎扎实实的学习现代科技特别是高科技知识的热潮，全军科技大练兵，一切为打赢，通过科技练兵，提高了官兵素质。四、反思与总结成功的高科技战争需要多种因素的完美结合，它需要有新思想、新技术、优秀人才和先进的管理。这些资源中，新技术以及其在战争中运用带来的巨大资金、物资消耗是我军面临的最大难题。国力现状决定了我国不可能在该领域投入更多的资金，如何利用有限的资源完成我军的现代化任务是我们的最艰巨的任务。结合外军，特别是美军军事发展的经验，我认为要着重做好以下几点：坚持有所为，有所不为。我们不搞全球扩张，不搞军事讹诈。所以我们无须航母（暂时）、全球监视系统和全球定位系统（需要区域监视和定位系统）、海外军事基地……。但我们必须在事关战略平衡的洲际导弹、核潜艇、战略防空系统以及决定战争胜负的精确制导武器、先进战斗机等战术武器上保证技术不致落后。军民结合，降低成本。美军成功降低高科技武器成本的方法是高科技军民通用，技术广泛和大量的运用使武器的单位成本大大降低。如果说以前美军在大量使用精密武器时心里还有所经济顾虑的话，现在的美军完全可以率性而为了。我军也应走同样的道路，让民用企业也参与技术研究，让军事技术民用化，提高技术的通用性和可应用性，降低使用成本。取消军工企业的生产垄断，让私营企业和外资企业参与研制和生产，引入竞争机制，提高投资效率，降低生产成本。综上所述，高科技战争并不可怕，它对我军现代化建设既是挑战，也是机遇。只要我们能运用国力快速上升的有利时机，把握全局，科学计划，全力而为，就必然能赶上高科技浪潮，建成一只现代化的军队。
稀疏成份分析及在雷达成像处理中的应用稀疏成份分析是一种新兴的信号分析方法。它以过完备词典为基础，能从有限的观测数据中获得信号的稀疏表示，有效地挖掘信号的自然属性和本质的驱动源，提高变换域的分辨率，为信号处理提供了有力的工具。作为信号处理的重要组成部分，雷达成像技术无论在军事还是民用上都有巨大的应用潜力。雷达成像本质上就是一个信号表示过程，由于高频区雷达目标散射行为具有局部特性，用稀疏成份分析方法能提高雷达图像的质量，有利于图像分析和目标识别。针对雷达成像的应用背景，本文研究了稀疏成份分析中稀疏性度量函数构造的一般准则等理论问题，以及基于稀疏成份分析的雷达成像算法，包括一维距离像、二维逆合成孔径雷达成像和多频段雷达信号综合技术等。研究了稀疏成份分析中度量函数的构造和算法分析等理论问题。利用稀疏成份分析方法研究了高分辨一维距离像稀疏表示的原子构造与相关算法，并对算法的参数估计性能进行了理论分析。研究了基于稀疏成份分析的逆合成孔径雷达成像算法。根据雷达目标散射信号的稀疏表示模型，研究了多频段多分辨雷达信号综合技术。根据雷达目标的理想点散射体模型和几何绕射模型，分析了多频段雷达回波观测信号的联系与差别，并利用稀疏成份分析方法提出了高分辨一维距离像的多频段信号综合成像技术。针对多频段窄带组网雷达检测海上目标的应用背景，根据雷达目标在低分辨回波中的稀疏分布特性和海杂波的分布特性，提出了多雷达距离分辨率匹配处理技术，提高了雷达回波的距离分辨率并实现了多雷达距离分辨率的匹配统一，为多频段窄带雷达信号综合提供了统一的基础。
北京理工大学雷达技术研究所隶属于北京理工大学信息与电子学院,由毛二可院士于1964年创立。在学校历届领导的关怀和指导下,雷达所围绕雷达电子技术,经过四十多年的奋斗和发展,在航空、航天、导航、制导等诸多领域取得了一系列科研成果，完成了多项全国第一的科研任务。我所曾获国家科技成果奖6项，省部级奖20余项，在国内外期刊上发表EI论文800多篇，SCI论文100余篇。雷达技术研究所目前主要研究方向和领域包括：新体制雷达系统、高速实时信号处理、感知探测与控制、航天遥感电子技术、卫星导航系统、电子对抗、图像信号实时处理等。在当今世界以研发各种新体制雷达为主导的科技前沿中，可以说已经有了中国雷达科技工作者的一席之地。毛院士不仅自己长期追踪着国际新体制雷达的前沿阵地，而且像航船的舵手那样，把握着整个创新团队的发展方向。这个方向，从学术和战略而言，就是研发各种新体制雷达；从学风和战术来论，是结合国家需求进行系统和技术创新。毛院士曾多次阐述他的观点，国内的几个大的雷达研究所的强项在雷达的大工程、大机械件方面，但这并非高等学校的优势。高等学校如何在强手如林的同行竞争中生存和发展，如何为提高国家的自主创新能力做出贡献，就要发挥智力密集型的优势，在研制新体制雷达上下功夫。京理工大学雷达技术研究所毛二可创新团队致力于在雷达技术领域把高水平的学术研究与国家和产业的重大需求结合起来，把研究前沿技术与培养优秀学生结合起来，努力为国家和社会输送优秀人才和高水平科研成果。
航海雷达（Marine radar）是装在船上用于航行避让、船舶定位、狭水道引航的雷达，亦称船用雷达。航海雷达在能见度不良时为航海人员提供了必需的观察手段。它的出现是航海技术发展的重大里程碑。
基于数据仿真技术实现航海仪器设备的综合应用研究，这是我的课题题目。题目是关键啊，要是弄不好，后期很难的，我就是，数据根本没法弄。后来还是学长给的莫文网，专业的就是靠谱，很快就帮我弄完了参考下思路吧；通过局域网编程技术将数据发送至相应的计算机终端,通过串口传给相关的航海导航设备。使其设备能正常的显示相应的符合航海实训要求的数据,有效解决现在航海导航设备不能正常在教学中有效使用的问题。在研究过程中，将要解决通过NMEA0183的数据格式进行分析,数据库管理系统模型和局域网数据传输模型的建立等一系列关键问题。