潜艇内波尾迹SAR成像模拟与检测方法研究

来源：雷达科学与技术杂志2025年第6期北京时间：

作者：周鹏，石丽波，张晰

单位：1. 中国石油大学（华东）海洋与空间信息学院， 山东青岛 266580;2. 自然资源部第一海洋研究所， 山东青岛 266061

摘要：潜艇在水下运动产生的内波尾迹包含丰富的物理特性和电磁散射信息，其检测与分析对目标识别和海洋监测具有重要意义。然而，复杂的海面环境和内波尾迹特性使得传统方法难以实现鲁棒检测。本文围绕潜艇内波尾迹的建模、成像与检测展开研究，提出了一种基于合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）图像的潜艇内波尾迹探测方法。首先，构建了海面与潜艇内波尾迹的复合模型，分析了尾迹的生成机理及海面对其的影响；其次，基于电磁散射理论研究了内波尾迹的散射特性，并通过仿真验证了内波尾迹的可见性；然后，结合SAR成像机制，仿真了不同海况下的内波尾迹SAR图像；最后，提出了一种结合稀疏低秩分解的鲁棒主成分分析（Robust Principal Component Analysis, RPCA）与形态学处理的内波尾迹检测算法，有效提取了尾迹的空间分布及几何特征。实验结果表明，所提方法能够在海面背景下准确分离和检测内波尾迹，具有较高的鲁棒性和适应性，为SAR在海洋监测中的应用提供了理论支持与实践参考。

关键词：合成孔径雷达,潜艇内波尾迹,电磁散射,尾迹检测,鲁棒主成分分析,形态学处理,

基金资助：青岛市科技惠民示范专项项目（No.24-1-8-cspz-5-nsh）； 国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目（No.U22A20586）； 中国石油大学（华东）校级教学改革项目（No.CM2024045）； 中国石油大学（华东）研究生教学改革项目（No.YJG2024050）