基于压缩感知的综合孔径微波辐射测量射频干扰源定位方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901244
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    29.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0113.信息获取与处理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The practicability of remote sensing data from space-borne is seriously degraded by radio-frequency interferences (RFIs), which have limited the application and development of microwave remote sensing such as the retrieve of sea surface salinity. An essential solution to eliminating the RFI influences is to locate these RFIs and shut them off mandatorily through negotiation of ITU and local management institutions. Then how to accurately locate RFIs becomes an important problem to be solved. In the applications of aperture synthesis microwave radiometry, the existing RFI localization methods have predicaments such as the lack of spatial resolution performance, significant tailing effect of strong sources, failure to identifying the number of interferences, and so on. Therefore, a research on high-accuracy RFI localization methods using compressive sensing is proposed in the project. Following the route of “model establishment → algorithm development → performance enhancement”, researches are conducted as follows: analyzing the sparsity of interferometric arrays and a-priori information of the observed scene, establishing the model of sparse signal representation for RFI source localization, locating RFIs with a high accuracy by developing sparse reconstruction algorithms, investigating multiple-snapshot data processing approach to further enhance the localization performance, and verifying the feasibility and effectiveness of the proposed method through satellite-data based experiments. The results of this project can provide accuracy geolocation information for monitoring the illegal RFI sources. Meanwhile, these outcomes can be also applied in data analysis and processing from other satellites (such as “Gaofen-3” and “FY-4”), which will be helpful for improving the quality of information processing and then contribute to the application and development of space-borne remote sensing systems.
射频干扰(RFI)会严重影响星载遥感数据实用性,制约海表盐度反演等微波遥感应用与发展。消除RFI影响的根本途径是对RFI源精确定位后,通过国际电联与地方管理单位协调将其关闭,如何实现RFI源高精度定位是当前亟待解决的问题。在综合孔径微波辐射测量应用中,现有方法面临空间分辨率不高、强源拖尾效应明显、干扰源个数分辨不清等窘境,因此本项目基于压缩感知研究RFI源高精度定位方法,按照“模型构建→算法开发→性能提升”的思路,分析干涉式阵列结构稀疏特性与观测场景先验信息,构建RFI源定位的稀疏信号表征模型,再利用稀疏重构算法对RFI源进行高精度定位,并研究多快拍数据处理方法进一步提升定位性能,最后通过卫星实测数据验证方法可行性和有效性。本项目研究成果能为非法RFI监管提供精确位置信息,同时也有望用于“高分3号”、“风云4号”等卫星数据的分析与处理中,提高其信息处理质量,从而促进星载遥感系统应用与发展。

结项摘要

射频干扰(RFI)严重影响海洋盐度、土壤湿度探测卫星遥感精度,制约微波遥感应用与发展。面对干涉微波辐射测量迫切的应用需求,如何有效实现RFI检测与定位是当前亟待解决的痛点问题。本项目发展基于压缩感知的干涉辐射计RFI源定位方法,开展干涉式阵列扩展与信号模型、基于稀疏重构的RFI源定位算法、实测卫星数据的多快拍处理等理论方法研究。经过三年研究,完成了项目计划书中预定的全部研究目标,提出了基于非负复信号稀疏重构的综合孔径辐射计RFI高分辨鲁棒定位方法、基于约束矩阵完备化的综合孔径辐射计RFI高分辨定位方法、基于混合Coarray的镜像干涉综合孔径辐射计高性能定位方法、基于邻域重加权L1范数凸优化的综合孔径辐射计RFI高精度检测方法、基于重加权核范数凸优化的综合孔径辐射计RFI高精度检测定位方法、基于多拍空时联合稀疏恢复的综合孔径辐射计RFI高分辨定位方法等多种先进的处理方法,经过仿真与实测数据试验验证,显著提高了综合孔径辐射计RFI检测定位能力。以第一作者/通讯作者发表了论文23篇(SCI收录15篇和EI收录8篇),包括IEEE Trans. GRS/AP/MTT(11篇)、Information Fusion(1篇)、IEEE GRS/AWP Lett.(2篇)、Remote Sensing(1篇)等,获IEEE ICSIDP 2019国际学术会议优秀论文奖,申请国家发明专利6项。项目负责人入选了湖北省重大人才工程“楚天学者计划”和武汉市人才计划“武汉英才(优秀青年人才)”,协助团队培养了3名博士研究生和1名本科特优生。本项目研究成果可直接应用于微波遥感,还能迁移到辐射计目标成像探测应用中,对军事和民用领域具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(6)
RFI Localization via Reweighted Nuclear Norm Minimization in Microwave Interferometric Radiometry
微波干涉辐射测量中通过重新加权核范数最小化进行 RFI 定位
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2022.3167383
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Dong Zhu;Jingyu Tao;Yanyu Xu;Yayun Cheng;Hailiang Lu;Fei Hu
  • 通讯作者:
    Fei Hu
RFI Source Localization Based on Joint Sparse Recovery in Microwave Interferometric Radiometry
微波干涉辐射测量中基于联合稀疏恢复的RFI源定位
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2022.3183985
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Yanyu Xu;Dong Zhu;Fei Hu;Peng Fu
  • 通讯作者:
    Peng Fu
RFI Source Detection Based on Reweighted l(1)-Norm Minimization for Microwave Interferometric Radiometry
基于重加权 l(1)-范数最小化的微波干涉辐射测量 RFI 源检测
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2021.3096318
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Zhu Dong;Lu Hailiang;Cheng Yayun
  • 通讯作者:
    Cheng Yayun
A Matrix Completion Based Method for RFI Source Localization in Microwave Interferometric Radiometry
微波干涉辐射测量中基于矩阵补全的 RFI 源定位方法
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2020.3033842
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Zhu Dong;Peng Xiaohui;Li Gang
  • 通讯作者:
    Li Gang
Ship Detection by an Airborne Passive Interferometric Microwave Sensor (PIMS)
通过机载无源干涉微波传感器 (PIMS) 进行船舶检测
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2019.2953355
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Lu, Hailiang;Li, Yinan;Zhu, Dong
  • 通讯作者:
    Zhu, Dong

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其他文献

海南岛东南部新村港和黎安港潮汐特征及潮汐汊道 P-A关系
  • DOI:
    10.11928/j.issn.1001-7410.2016.01.18
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    第四纪研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨阳;高抒;周亮;韩卓尘;朱冬;王韫玮;赵秧秧;汪亚平;贾培宏
  • 通讯作者:
    贾培宏
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • DOI:
    10.13758/j.cnki.tr.2021.04.001
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    夏蓉;郑晓璇;叶茂;朱冬;张辉;朱春梧;胡锋;孙明明
  • 通讯作者:
    孙明明
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    朱冬;杨橙;童舒平;刘少军;王勇翔
  • 通讯作者:
    王勇翔
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张旻澍;谢安;常丽娟;朱冬
  • 通讯作者:
    朱冬

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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