基于DirectX的弹头进动3D视景及微多普勒特征仿真软件的实现

利用VC++6.0,基于短时傅里叶变换对弹头回波进行时频分析,得到弹头回波微动信息,利用兼容位图将回波微动信息进行可视化显示,采用DirectX三维显示技术,开发出弹头进动微多普勒特征分析及相应的弹头运动形态三维视景仿真软件。软件可提供弹头目标在不同雷达载频、自旋频率、锥旋频率、进动角等参数下的弹头理论微多普勒曲线,以及对回波时频分析得出的微多普勒曲线,实现了弹头目标三维视景与弹头微多普勒曲线的同步实时显示。软件运行表明:该软件运行流畅、理论推导结果与通过时频分析进行仿真验证的结果一致,软件对操作人员的响应迅速,三维视景显示与微动显示相一致。     

锥柱体弹道目标遮挡效应分析

针对锥柱体弹道目标观测过程中存在的遮挡效应,探究遮挡区与可视区分界线在弹道目标上的具体位置,提出一种判断散射中心是否处于遮挡状态的方法。在窄带雷达观测的条件下,建立锥柱体弹道目标滑动散射中心模型,分析各散射中心的微多普勒特性。通过对目标遮挡成因进行研究,分析遮挡区与可视区分界线的具体位置,并提出一种判断散射中心是否处于遮挡状态的方法。仿真结果表明:理想散射中心与滑动散射中心微多普勒存在一定差异,遮挡效应会导致微多普勒出现截断现象且不同观测视角下遮挡效应对散射中心的影响不同。     

基于微多普勒的雷达目标特征参数提取方法比较

从雷达探测到的众多目标中识别出真目标,进而进行有效的拦截是导弹防御系统中的关键技术。利用雷达获得的微多普勒效应进行真伪目标判定是目前较为先进的目标识别方法之一。选择弹道导弹的弹头目标建立其运动模型,通过对基于微多普勒的时频分析法、频谱与倒谱法、延时共轭法等三种常用方法对弹头目标的微多普勒特征参数提取的计算、仿真和分析,给出了各种方法的优缺点和适用范围。仿真结果表明:在散射点数目较少时,延时共轭法可以快速准确地估计目标的微动特性。     

基于EMD算法的空间自旋目标平动补偿与微动特征提取

针对微多普勒频率附加在空间目标高速轨道运动产生的多普勒频移上使微动特征提取更加困难这一问题,提出了一种利用EMD算法对空间目标进行精确平动补偿和微多普勒特征提取的方法。对空间自旋目标进行建模,推导了窄带雷达条件下空间目标的微多普勒效应,并分析了平动分量对微多普勒的影响;把目标回波分解成一系列本征模态函数(IMF),然后求出瞬时频率,利用经验模型分解(EMD)算法对瞬时频率进行分解,分析各分量的能量百分比判别平动频移分量,实现回波信号的平动补偿;对平动补偿后的信号利用 EMD算法分离出微多普勒曲线,提取微动特征。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性。     

含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法

针对稀疏孔径条件下含旋转部件目标(ISAR)成像质量较差的问题，提出了一种基于子孔径Chirplet变换和压缩感知(CS)的含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法：首先，建立了含旋转部件目标的稀疏ISAR成像模型，推导了宽带雷达条件下含旋转部件目标的微多普勒效应，并分析了孔径的稀疏与微多普勒效应共存时对成像的影响；其次将回波信号投影到Chirplet变换基，利用目标主体回波信号和微动部件回波信号在Chirplet变换投影参数上的差异，有效剔除有效子孔径中的微多普勒调制信号;最后，采用基于正交匹配追踪(OMP)算法的CS方法对有效子孔径进行恢复成像，获得了含旋转部件目标的高质量成像结果。仿真实验表明，该方法可以有效消除微多普勒效应和孔径稀疏的干扰，并实现高质量的ISAR成像。     

MMV模型下无源双基雷达低空目标微动特征提取

基于频分复用模式下的正交频分复用信号外辐射源双基雷达模型,对带旋翼低空目标进行回波建模,得到目标微动参数与回波微多普勒参数间的关系.在此基础上,针对数据缺损条件下的低空目标回波,采用基于多重观测矢量(MMV)模型并结合稀疏重构方法,实现了目标微动特征参数的提取.仿真结果表明:针对低空微动目标,该方法提取参数的均方误差可达到10-3量级.相比于单重观测矢量模型,该方法能更加准确实现数据缺损条件下的微动参数提取,耗时随模型重数的增加而减少,可为实际环境下低空目标微多普勒特征提取提供参考和借鉴.     

自旋条件下弹载脉冲多普勒雷达回波特性研究

为了精确研究自旋条件下弹载脉冲多普勒(PD)雷达的回波信号,本文建立弹头再入自旋运动模型,得到了点波束回波的延时和多普勒频率公式。通过仿真,验证了模型和公式的正确性。所得的结论为宽波束雷达回波精确模拟奠定了坚实的基础,具有很强的借鉴意义。     

组网雷达中旋转目标微多普勒效应分析及三维微动特征提取

目标微动特征提取是当前研究的一个热点,在组网雷达技术中研究了旋转目标的微多普勒效应,分别分析了组网雷达中不同信号形式下的目标微多普勒效应,并给出了其参数化表达。利用组网雷达的多视角特性,将不同信号形式下分布在不同位置的雷达获得的回波信号进行参数提取,通过构造多元非线性方程组,以提取的参数作为变量,进行目标3维微动参数解算,实现了目标3维微动特征的提取。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

引信目标模拟器中回波的建模与仿真

针对伪码调相脉冲多普勒引信目标模拟器的视频回波信号进行建模与仿真.分别对目标回波进行了建模,将目标用若干个等效散射点表示,考虑了各散射单元的相干作用,对遮挡进行了近似处理;对天线照射区域内的杂波进行了分割,采用近似目标回波的处理方法对杂波进行了建模,并将该方法应用到引信目标模拟器中.仿真结果证明了目标和杂波建模的正确性和可靠性.     

自旋条件下弹载PD雷达回波特性研究

为了精确研究自旋条件下弹载PD雷达的回波信号,本文建立弹头再入自旋运动模型,得到了点波束回波的延时和多普勒频率公式。通过仿真,验证了模型和公式的正确性。本文所得的结论为宽波束雷达回波精确模拟奠定了坚实的基础,具有很强的借鉴意义。     

运动目标微多普勒特征提取方法

雷达目标的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径;近年来获得了广泛研究。为了实现对目标微多普勒特征的快速准确提取,在对逆合成孔径雷达系统中含旋转部件运动目标雷达回波信号距离-慢时间二维谱图域分析的基础上,提出了一种基于图像域的微多普勒特征提取方法。利用二维谱图上微多普勒曲线的正弦周期特性,实现对不同微多普勒曲线的分离和参数的快速提取,从而获得目标真实的微动信息,为目标的快速准确识别提供了依据。最后,仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于微动散射点分离的角闪烁抑制方法

针对近程毫米波雷达中目标角闪烁引起的测角误差问题,提出了一种基于微多普勒效应的多散射点分离角闪烁抑制方法.建立了多散射点目标的微多普勒回波模型,利用不同微动散射点微多普勒谱的区别,给出了一种基于重排平滑伪魏格纳维尔分布( Reassign smoothed pseudo Wigner-Ville distribution,RSPWVD)的多散射点角度信号分离和测量方法,研究了基于散射点回波幅度自适应融合加权的角闪烁抑制方法.仿真结果表明,此种方法能够有效抑制毫米波连续波雷达与微动目标在近距离的测角误差.     

雷达目标微多普勒效应研究概述

近年来雷达目标微多普勒效应得到了较为广泛的关注,基于微多普勒特征的目标识别技术被认为是雷达目标精确识别领域中极具发展潜力的技术途径之一。从微多普勒效应概念、微多普勒分析及特征提取、微多普勒应用等方面论综述了当前国内外雷达目标微多普勒效应研究的发展和应用现状,并对未来的技术发展趋势做了进一步展望。     

线性调频步进信号雷达目标微多普勒效应分析

线性调频步进信号的距离高分辨能力为目标的精细微多普勒特征提取奠定了基础,因而研究该信号体制雷达的微多普勒效应具有重要意义.在阐述线性调频步进信号成像原理的基础上,研究了线性调频步进信号体制下雷达目标微多普勒效应的产生原理,分析了距离像走动和卷绕的产生原因,并通过重点分析旋转和振动形式的微动引起的微多普勒效应,比较了其与线性调频信号体制下微多普勒效应的异同,得出了在满足距离像不卷绕条件下目标微动参数与谱图上正弦曲线参数之间的关系,为后续的微多普勒特征提取工作提供了理论基础.仿真计算验证了本文微多普勒效应理论分析的正确性.     

MIMO雷达目标部件旋转和振动的微多普勒效应研究

基于MIMO雷达系统,建立了单频信号体制下目标部件旋转、振动的微多普勒效应的数学模型。与传统单基雷达系统相比,当选取的观测雷达组合不同时,得到的旋转微多普勒正弦曲线的幅值、初始相位均不相同,而振动微多普勒正弦曲线的初始相位不变,只有幅值改变。仿真实验验证了理论分析的结果,从而为MIMO雷达系统的微动特征提取及目标识别提供了理论依据。     

基于宽窄带微多普勒融合的锥体目标三维重构

目标三维特征包含更为精细的结构和微动信息,以锥体弹头为研究对象,提出了一种基于宽、窄带混合体制雷达组网的锥体目标三维重构方法。首先建立锥体目标进动模型,详细分析了目标在不同体制雷达回波中的微多普勒调制特性,然后,使用改进的viterbi算法和最小二乘法对各散射中心的幅相信息进行提取和估计,并通过灰色关联度分析实现非理想散射中心的匹配。在此基础上,构建宽、窄带微多普勒信息融合方程组,解算出锥体目标的进动和结构参数,进而确定目标空间位置,实现三维重构。仿真结果表明,在信噪比为5dB情况下,目标的三维重构精度在91%左右。     

雷达目标的章动特性与章动频率估计

利用弹头的回波信号，雷达可以估计出弹头的章动频率.由于弹头的RCS随其姿态的变化是非单调的，所以利用弹头的RCS序列进行章动频率估计时，RCS的非单调性会导致虚假的频率分量，这种虚假频率的幅度通常会远大于章动频率的幅度.文中对雷达和自由段章动弹头的相对位置关系进行了建模，并详细分析了旋转对称弹头的极化散射特性；提取了一个与弹头RCS无关的特征量，该特征量仅仅与弹头的章动特性有关.在此基础上提出了一种基于弹头全极化散射特性的章动频率估计方法.仿真结果表明，提出的方法可以更加有效地估计弹头的章动频率.     

针对高频地波雷达的海上风电场遮蔽效应分析

提出一种评估海上风车阵列对高频地波雷达目标探测影响的方法.首先,通过雷达方程证明目标散射截面积(RCS)为雷达接收目标回波功率与衰减因子的乘积,由衰减因子对布拉格回波功率和目标回波功率影响的一致性,利用统计的布拉格功率的距离曲线补偿目标回波功率.然后,通过比较目标船只在经过风电场遮挡区和非遮挡区的散射截面积变化,分析风电场的遮蔽效应.对桂山实验的15条船只分析结果发现:船只的回波功率在通过风电场时有明显变化;风车遮挡区域与非遮挡区相比,目标散射截面积减小7 dB.提出的评估方法为沿海高频地波雷达建站提供了理论依据.     

基于相对论的运动体电磁散射数值仿真

提出基于相对论的运动体电磁散射的精确数值计算方法。此方法包括时空变换、电磁场变换以及任意参考系的电动力学。电磁散射仿真在目标系进行, 通过相对论变换得到雷达系的数值结果。通过匀速运动的例子计算多普勒效应, 通过加速运动和圆周运动的例子计算加速度引起的相对论效应, 通过旋转和振动的例子计算微多普勒效应。其中加速运动的例子中考虑非惯性系的影响,并与惯性情形做比较,表明加速度仍会对回波产生影响。算例结果表明此方法可精确模拟以任意方式运动的物体。     

真实地形环境下低空雷达目标回波信号分析

针对低空雷达目标与杂波、环境难于一体化建模的问题,提出了一种分析真实地形环境中低空飞行目标的雷达回波信号的实景相干复合方法(CHIAL).以机载脉冲多普勒(PD)雷达为平台,首先将半空间并矢格林函数引入物理光学方法中,结合图形电磁学计算低空目标的雷达散射场强度,然后利用地形高程数据和地形地物分析数据,得到杂波单元的散射特性,通过相干杂波模型产生地杂波,最后将所有雷达回波送入各自的距离门,并加入噪声信号,模拟包含目标特性和杂波特性的有效回波信号.与传统复合建模方法相比,CHIAL方法的目标回波信号和杂波信号更加准确.对机载PD雷达探测低空目标的仿真实验表明,CHIAL方法在处理90m×90m地形高程数据时,杂波分布和信杂比与理论分析基本一致,有很强的系统工程实用价值.