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【菁英人才】周峰:在雷达成像中“左右手互博”
时间:2015-06-10 08:11:22来源:人事处/人才办点击:

编者按:“华山学者计划”是学校四届八次教代会提出的实现内涵式发展的四大战略计划之一,也是五届一次教代会确立的深化人事制度改革的主要抓手,由人事处/人才办牵头实施,旨在系统构建具有竞争优势的校内人才体系,形成以积极参与国家人才竞争为导向的激励机制。通过育引并举,促进高层次创新人才集聚效应的出现。该计划由“菁英人才”、“引智人才”和“领军人才”三个子计划组成。为展现入选者风采,学校将陆续对各子计划入选者进行采访和系列报道,以期起到引领示范作用。

【“华山学者计划”之菁英人才】

周峰教授:在雷达成像中“左右手互博”

■ 记者 秦明 李直 通讯员 邓鉴

金庸小说《射雕英雄传》中的周伯通,被黄药师困在桃花岛期间,别出心裁,悟创出上乘武功“左右手互搏术”。周伯通创立这套功夫的目的,起初只是想自己和自己打架,打发时间、自娱自乐,没想到在攻敌时使用,分进合击,竟能实现以二对一的效果。

现实生活中电子工程学院周峰教授的研究工作,与周伯通的“左右手互搏术”有类似之处:一方面,他要通过研究干扰抑制算法,让我方的成像雷达看得更清楚,识得了正误、辨得了真假;另一方面,他还用灵巧的干扰技术手段,移山倒海、腾挪变化,虚拟出高度逼真的目标,欺骗敌方雷达,以假乱真。


周峰教授(特约摄影师 张曦/摄)

把上述描述转变成雷达领域的专业语言,就是本期菁英人才主人公的研究方向:雷达成像的干扰和抗干扰问题。现年35岁的周峰教授,从2002年起,就师从著名雷达专家保铮院士硕博连读,一路走来,在雷达信号处理国家重点实验室的领导和老专家的关心和支持下,周峰已经在这个领域进行了10多年的深入研究,取得了显著的成绩。

高分辨成像雷达技术

人类最初研制的雷达,只能够发现目标并测定它们的空间位置,获得距离、速度、方位、高度等简单信息。上世纪50年代,一种里程碑式的新雷达出现了,这就是成像雷达。从此,雷达不仅仅可以将所观察的对象视为“点”目标,而且还能获得目标及其场景周围的图像信息。

周峰介绍说,今天世界上高分辨率的成像雷达,其图像质量已经逐渐接近光学照相机拍摄照片的水平。“其分辨率可以达到亚米级,也就是0.1m×0.1m,如果再结合其它雷达技术,还可以完成对场景的高程测量,并在场景中准确地标示出运动目标。”

雷达成像与光学成像相比,前者具有全天候、全天时、远距离、宽测绘带和较强穿透能力,以及易于从固定背景中区分运动目标的能力。

周峰介绍说:“大气中的雨、雪、云、雾等沉降粒子会对可见光造成严重的散射,所以距离远了图像就会不清楚,变得模糊,甚至被完全遮挡。但雷达电磁波波长远大于可见光,这些粒子都可以绕射过去,对于雷达成像来说,100米、1公里,乃至100公里的距离,大气沉降物散射对图像清晰度的影响都较小。

提到成像雷达不得不说合成孔径雷达,这是一种典型的成像雷达,它利用雷达与目标的相对运动,把尺寸较小的真实天线孔径,用数据处理的方法合成一个较大的等效天线孔径,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。周峰说,合成孔径雷达,顾名思义,就是雷达平台与目标的相对运动而形成一系列的虚拟孔径,通过相干积累合成较大的等效天线孔径,从而提高雷达的横向分辨率。

据介绍,合成孔径雷达在军事上主要用于战场侦察、打击评估、空间态势感知等,民用上主要用于资源遥感、地理测绘、海洋环境监测等。

雷达成像抗干扰问题

成像雷达在军事和民用领域被广泛应用,但问题也随之而来。

最主要的就是复杂电磁干扰的挑战。比如低波段的合成孔径雷达,就很容易受到工业信号和通讯信号的干扰。体现到雷达图像上,就是成像质量大大降低,出现模糊,有时候还有带状干扰。“如何有效地降低这些干扰,是当前合成孔径雷达信号处理的研究难点。”周峰指出。

在保铮院士指导下,周峰带领的研究团队一直走在国内前列,并在这一领域开展了深入研究。他提出的时变干扰抑制方法,有效解决了压制干扰严重影响合成孔径雷达图像质量的难题,在IEEE系列刊物发表了多篇有影响力的高水平学术论文。

由于在合成孔径雷达抗干扰方面取得的突出成果,周峰逐渐受到国际同行专家关注。

2014年,周峰应邀参加了在加拿大召开的国际地球科学与遥感大会,这是遥感领域的世界顶级会议。大会上,周峰做了关于合成孔径雷达实测数据中窄带干扰抑制的特邀报告,并被遴选为遥感频率分配的技术委员会委员。同年,他还应邀参加国际无线电科学联盟大会,做了关于合成孔径雷达射频干扰抑制的特邀报告,并被授予青年科学家奖。

“遇到的问题来源于实际,解决的方案上升为理论。”周峰说,面向国际前沿,面向国内需求,理论联系实际,强化团队建设,一直是他们团队以及雷达信号处理国家重点实验室的发展指导思想。他们不仅重视理论成果的凝练,也重视研究成果的实际转化与应用。

据了解,上述研究成果已经被成功应用于我国多个型号宽带雷达系统,取得了良好的实际效果。

大场景有源欺骗干扰

在军事侦察领域,合成孔径雷达的干扰和抗干扰是一个永恒主题。

“虚拟出一个坦克集群,造成陈兵百万的假象;或者是把军舰聚集的港口,伪装成一个普通城市。让对方分辨不出真假,迷惑、欺骗对方的侦察雷达,从而误导对方雷达的态势评估与决策,这就是雷达成像中的欺骗干扰技术。”周峰介绍说,在对合成孔径雷达进行抗干扰研究的同时,他对其干扰技术也进行了深入思考。

看似左右手互博,其实道理比较直观。周峰介绍说,完整的雷达系统,抗干扰模块是一个重要的组成部分,而且干扰和抗干扰是需要综合起来考虑的。“干扰和抗干扰是对立统一的博弈双方,只有充分了解对方的工作原理,才能准确找到其弱点,实施有效干扰与抗干扰策略。而且,二者技术的发展是此消彼长的,新体制雷达和干扰抑制方法的出现,将催生新的干扰技术,而新的干扰方式将促进新体制雷达及其干扰抑制方法的研究。”

周峰介绍说,制造有源干扰一般有两种方式:一种是用大功率的设备,产生压制干扰,让对方的雷达不能正常工作,增加发现我方目标的难度;另一种就是通过灵巧式的有源欺骗,制造虚假目标,对方雷达在没有觉察中受到欺骗,误以为真。“但是合成孔径雷达有源欺骗的调制实现非常复杂,这种方式是目前国内外雷达对抗领域中的研究热点,我们的研究领域之一这个方向上。”

“当前国际上使用较多的数字图像合成欺骗干扰,不能够很好地与背景环境的特性融为一体,很容易在后期处理中被辨识出来。”周峰介绍说,“我们使用的精细化电磁特性的大场景干扰技术,能够产生大场景欺骗假目标,并且假目标具备和真实物体完全一致的几何特性、电磁特性和多普勒特性等,从雷达设备上显示,它和真实物体具有几乎一样的物理特性。”

据介绍,周峰及其团队在欺骗干扰领域的研究工作,已经突破了合成孔径雷达灵巧式有源欺骗干扰的实时性、大场景欺骗干扰快速调制等一系列瓶颈,成果成功应用于实际系统,有效提高了我国合成孔径雷达对抗的信息控制能力,限制了敌方雷达的侦查范围,并有望提高我国电子装备在雷达对抗中的生存能力。

善于挖掘学生潜力和创造性

周峰团队所在的雷达信号处理国家重点实验室中,研究生能够获得充足的学习保障、专业知识学习和科研锻炼。目前,周峰指导的近20名硕士、博士中,有10多人次获得了国家奖学金。

周峰说:“研究生培养要因材施教,根据学生的兴趣和基础,充分利用学生的长处,挖掘学生的潜力和创造性,使人尽其才。”同时,在教学和科研中,他还重视启发教育,调动学生的主动性,“不愤不启,不悱不发,举一隅不以三隅反,则不复也”。周峰善于通过设疑、引思、解疑的方法,激发学生的创造性思维,使学生在自己领悟中增长知识。

周峰的课题组与中电、航天、中科院等研究院所建立了良好的合作关系,很多学生在校期间就受到知名研究所的青睐和入职邀请。由于掌握了扎实的理论基础和系统的专门知识,学生就业口径非常宽。

在已毕业的研究生中,有就业于中国电科等国内知名科研院所的,有就业于腾讯、华为等国内著名企业的,也有就业于中国金融期货交易所等大型国企的,或者美国强生集团等跨国公司的,一些研究生毕业后还前往美国加州大学等世界知名学府继续深造。

【人物简介】

周峰,河南人,1980年1月生,电子工程学院教授,博士生导师。2007年获得西安电子科技大学信号与信息处理专业工学博士学位,同年留校工作,2009年晋升为副教授,2012年遴选为博士生导师,2014年晋升为教授。目前从事雷达成像及其对抗等领域的研究工作,在IEEE TGRS、IEEE TAES、IEEE JSTARS、IEEE GRSL和IET RSN等雷达领域的国内外权威刊物上发表论文60余篇,其中SCI检索30余篇,多次担任IGARSS2014等国际会议的分会场主席。先后主持包括国家自然科学基金项目、国家“863”课题、国家“973”专题和横向合作项目等二十余项。获得国防科技进步二等奖1项,专利10余项。2012年入选教育部新世纪优秀人才支持计划,2014年获得国际无线电科学联盟青年科学家奖,2015年入选西安电子科技大学首批“华山学者”学术型菁英人才计划。

【“华山学者”菁英人才计划介绍】

“华山学者”菁英人才计划,旨在着力选拔和引进学术基础深厚、具有发展潜质的优秀青年人才,该计划面向校内外35岁以下具有博士学位和副高职称的青年人才(海外博士不受职称限制),通过单位或专家推荐,经材料审核与公示、同行专家通讯评审及会议答辩评议、结果公示、学校审批等环节确定人选。在一个聘期(3年)内,向入选者提供现岗位待遇之外的专项人才津贴4000-5000元不等;按此计划引进的人才安家费和科研启动经费在同等人员标准基础上增加1至3倍。入选者同时参与所在单位业绩二次分配政策。通过提供较有优势的待遇,发现和引进有较大发展潜力的青年才俊,使他们扎根西电,心安劲足,潜心学术,不断增强我校高层次后备人才竞争力。

【往期链接】

宫丰奎教授:无线多媒体传输领域的新秀
  王忠良教授:致力癌症早期诊断和精准医疗

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【菁英人才】周峰:在雷达成像中“左右手互博”
发布时间:2015-06-10 08:11:22来源:人事处/人才办点击:我要评论: 0

编者按:“华山学者计划”是学校四届八次教代会提出的实现内涵式发展的四大战略计划之一,也是五届一次教代会确立的深化人事制度改革的主要抓手,由人事处/人才办牵头实施,旨在系统构建具有竞争优势的校内人才体系,形成以积极参与国家人才竞争为导向的激励机制。通过育引并举,促进高层次创新人才集聚效应的出现。该计划由“菁英人才”、“引智人才”和“领军人才”三个子计划组成。为展现入选者风采,学校将陆续对各子计划入选者进行采访和系列报道,以期起到引领示范作用。

【“华山学者计划”之菁英人才】

周峰教授:在雷达成像中“左右手互博”

■ 记者 秦明 李直 通讯员 邓鉴

金庸小说《射雕英雄传》中的周伯通,被黄药师困在桃花岛期间,别出心裁,悟创出上乘武功“左右手互搏术”。周伯通创立这套功夫的目的,起初只是想自己和自己打架,打发时间、自娱自乐,没想到在攻敌时使用,分进合击,竟能实现以二对一的效果。

现实生活中电子工程学院周峰教授的研究工作,与周伯通的“左右手互搏术”有类似之处:一方面,他要通过研究干扰抑制算法,让我方的成像雷达看得更清楚,识得了正误、辨得了真假;另一方面,他还用灵巧的干扰技术手段,移山倒海、腾挪变化,虚拟出高度逼真的目标,欺骗敌方雷达,以假乱真。


周峰教授(特约摄影师 张曦/摄)

把上述描述转变成雷达领域的专业语言,就是本期菁英人才主人公的研究方向:雷达成像的干扰和抗干扰问题。现年35岁的周峰教授,从2002年起,就师从著名雷达专家保铮院士硕博连读,一路走来,在雷达信号处理国家重点实验室的领导和老专家的关心和支持下,周峰已经在这个领域进行了10多年的深入研究,取得了显著的成绩。

高分辨成像雷达技术

人类最初研制的雷达,只能够发现目标并测定它们的空间位置,获得距离、速度、方位、高度等简单信息。上世纪50年代,一种里程碑式的新雷达出现了,这就是成像雷达。从此,雷达不仅仅可以将所观察的对象视为“点”目标,而且还能获得目标及其场景周围的图像信息。

周峰介绍说,今天世界上高分辨率的成像雷达,其图像质量已经逐渐接近光学照相机拍摄照片的水平。“其分辨率可以达到亚米级,也就是0.1m×0.1m,如果再结合其它雷达技术,还可以完成对场景的高程测量,并在场景中准确地标示出运动目标。”

雷达成像与光学成像相比,前者具有全天候、全天时、远距离、宽测绘带和较强穿透能力,以及易于从固定背景中区分运动目标的能力。

周峰介绍说:“大气中的雨、雪、云、雾等沉降粒子会对可见光造成严重的散射,所以距离远了图像就会不清楚,变得模糊,甚至被完全遮挡。但雷达电磁波波长远大于可见光,这些粒子都可以绕射过去,对于雷达成像来说,100米、1公里,乃至100公里的距离,大气沉降物散射对图像清晰度的影响都较小。

提到成像雷达不得不说合成孔径雷达,这是一种典型的成像雷达,它利用雷达与目标的相对运动,把尺寸较小的真实天线孔径,用数据处理的方法合成一个较大的等效天线孔径,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。周峰说,合成孔径雷达,顾名思义,就是雷达平台与目标的相对运动而形成一系列的虚拟孔径,通过相干积累合成较大的等效天线孔径,从而提高雷达的横向分辨率。

据介绍,合成孔径雷达在军事上主要用于战场侦察、打击评估、空间态势感知等,民用上主要用于资源遥感、地理测绘、海洋环境监测等。

雷达成像抗干扰问题

成像雷达在军事和民用领域被广泛应用,但问题也随之而来。

最主要的就是复杂电磁干扰的挑战。比如低波段的合成孔径雷达,就很容易受到工业信号和通讯信号的干扰。体现到雷达图像上,就是成像质量大大降低,出现模糊,有时候还有带状干扰。“如何有效地降低这些干扰,是当前合成孔径雷达信号处理的研究难点。”周峰指出。

在保铮院士指导下,周峰带领的研究团队一直走在国内前列,并在这一领域开展了深入研究。他提出的时变干扰抑制方法,有效解决了压制干扰严重影响合成孔径雷达图像质量的难题,在IEEE系列刊物发表了多篇有影响力的高水平学术论文。

由于在合成孔径雷达抗干扰方面取得的突出成果,周峰逐渐受到国际同行专家关注。

2014年,周峰应邀参加了在加拿大召开的国际地球科学与遥感大会,这是遥感领域的世界顶级会议。大会上,周峰做了关于合成孔径雷达实测数据中窄带干扰抑制的特邀报告,并被遴选为遥感频率分配的技术委员会委员。同年,他还应邀参加国际无线电科学联盟大会,做了关于合成孔径雷达射频干扰抑制的特邀报告,并被授予青年科学家奖。

“遇到的问题来源于实际,解决的方案上升为理论。”周峰说,面向国际前沿,面向国内需求,理论联系实际,强化团队建设,一直是他们团队以及雷达信号处理国家重点实验室的发展指导思想。他们不仅重视理论成果的凝练,也重视研究成果的实际转化与应用。

据了解,上述研究成果已经被成功应用于我国多个型号宽带雷达系统,取得了良好的实际效果。

大场景有源欺骗干扰

在军事侦察领域,合成孔径雷达的干扰和抗干扰是一个永恒主题。

“虚拟出一个坦克集群,造成陈兵百万的假象;或者是把军舰聚集的港口,伪装成一个普通城市。让对方分辨不出真假,迷惑、欺骗对方的侦察雷达,从而误导对方雷达的态势评估与决策,这就是雷达成像中的欺骗干扰技术。”周峰介绍说,在对合成孔径雷达进行抗干扰研究的同时,他对其干扰技术也进行了深入思考。

看似左右手互博,其实道理比较直观。周峰介绍说,完整的雷达系统,抗干扰模块是一个重要的组成部分,而且干扰和抗干扰是需要综合起来考虑的。“干扰和抗干扰是对立统一的博弈双方,只有充分了解对方的工作原理,才能准确找到其弱点,实施有效干扰与抗干扰策略。而且,二者技术的发展是此消彼长的,新体制雷达和干扰抑制方法的出现,将催生新的干扰技术,而新的干扰方式将促进新体制雷达及其干扰抑制方法的研究。”

周峰介绍说,制造有源干扰一般有两种方式:一种是用大功率的设备,产生压制干扰,让对方的雷达不能正常工作,增加发现我方目标的难度;另一种就是通过灵巧式的有源欺骗,制造虚假目标,对方雷达在没有觉察中受到欺骗,误以为真。“但是合成孔径雷达有源欺骗的调制实现非常复杂,这种方式是目前国内外雷达对抗领域中的研究热点,我们的研究领域之一这个方向上。”

“当前国际上使用较多的数字图像合成欺骗干扰,不能够很好地与背景环境的特性融为一体,很容易在后期处理中被辨识出来。”周峰介绍说,“我们使用的精细化电磁特性的大场景干扰技术,能够产生大场景欺骗假目标,并且假目标具备和真实物体完全一致的几何特性、电磁特性和多普勒特性等,从雷达设备上显示,它和真实物体具有几乎一样的物理特性。”

据介绍,周峰及其团队在欺骗干扰领域的研究工作,已经突破了合成孔径雷达灵巧式有源欺骗干扰的实时性、大场景欺骗干扰快速调制等一系列瓶颈,成果成功应用于实际系统,有效提高了我国合成孔径雷达对抗的信息控制能力,限制了敌方雷达的侦查范围,并有望提高我国电子装备在雷达对抗中的生存能力。

善于挖掘学生潜力和创造性

周峰团队所在的雷达信号处理国家重点实验室中,研究生能够获得充足的学习保障、专业知识学习和科研锻炼。目前,周峰指导的近20名硕士、博士中,有10多人次获得了国家奖学金。

周峰说:“研究生培养要因材施教,根据学生的兴趣和基础,充分利用学生的长处,挖掘学生的潜力和创造性,使人尽其才。”同时,在教学和科研中,他还重视启发教育,调动学生的主动性,“不愤不启,不悱不发,举一隅不以三隅反,则不复也”。周峰善于通过设疑、引思、解疑的方法,激发学生的创造性思维,使学生在自己领悟中增长知识。

周峰的课题组与中电、航天、中科院等研究院所建立了良好的合作关系,很多学生在校期间就受到知名研究所的青睐和入职邀请。由于掌握了扎实的理论基础和系统的专门知识,学生就业口径非常宽。

在已毕业的研究生中,有就业于中国电科等国内知名科研院所的,有就业于腾讯、华为等国内著名企业的,也有就业于中国金融期货交易所等大型国企的,或者美国强生集团等跨国公司的,一些研究生毕业后还前往美国加州大学等世界知名学府继续深造。

【人物简介】

周峰,河南人,1980年1月生,电子工程学院教授,博士生导师。2007年获得西安电子科技大学信号与信息处理专业工学博士学位,同年留校工作,2009年晋升为副教授,2012年遴选为博士生导师,2014年晋升为教授。目前从事雷达成像及其对抗等领域的研究工作,在IEEE TGRS、IEEE TAES、IEEE JSTARS、IEEE GRSL和IET RSN等雷达领域的国内外权威刊物上发表论文60余篇,其中SCI检索30余篇,多次担任IGARSS2014等国际会议的分会场主席。先后主持包括国家自然科学基金项目、国家“863”课题、国家“973”专题和横向合作项目等二十余项。获得国防科技进步二等奖1项,专利10余项。2012年入选教育部新世纪优秀人才支持计划,2014年获得国际无线电科学联盟青年科学家奖,2015年入选西安电子科技大学首批“华山学者”学术型菁英人才计划。

【“华山学者”菁英人才计划介绍】

“华山学者”菁英人才计划,旨在着力选拔和引进学术基础深厚、具有发展潜质的优秀青年人才,该计划面向校内外35岁以下具有博士学位和副高职称的青年人才(海外博士不受职称限制),通过单位或专家推荐,经材料审核与公示、同行专家通讯评审及会议答辩评议、结果公示、学校审批等环节确定人选。在一个聘期(3年)内,向入选者提供现岗位待遇之外的专项人才津贴4000-5000元不等;按此计划引进的人才安家费和科研启动经费在同等人员标准基础上增加1至3倍。入选者同时参与所在单位业绩二次分配政策。通过提供较有优势的待遇,发现和引进有较大发展潜力的青年才俊,使他们扎根西电,心安劲足,潜心学术,不断增强我校高层次后备人才竞争力。

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责任编辑:秦明
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