连续波微动测量雷达及目标微动特性分析

目标或其部件微运动产生的微多普勒是目标识别的重要特征,对其进行高分辨测量和微动特征提取是识别的关键。设计了基于连续波体制的微动测量雷达方案,分析设计了收发分离的雷达微带天线,研制了X波段连续波微动测量雷达及其数据采集设备。利用该雷达实测数据采用时频分析工具对人行走的躯体、手、脚运动进行了微多普勒特征分析,实验验证了雷达测量数据的有效性。     

基于改进Dijkstra算法与时频域滤波的雷达目标识别

针对弹道中段雷达目标回波的微多普勒特征提取精准度不高导致目标识别率低的问题, 提出一种基于改进Dijkstra算法与时频域滤波相结合的雷达目标分类识别方法。该方法首先采取改进Dijkstra算法提取多分量回波信号中最强分量的瞬时多普勒特征, 然后利用时频域滤波方法滤除最强分量, 依次提取多分量信号的瞬时多普勒特征, 并将该特征应用于弹道中段雷达目标识别。仿真结果表明, 该方法适用于多种微动形式, 提取回波信号的微多普勒特征的精度更高, 对于弹道中段雷达目标平均识别率较高。     

人体目标雷达回波建模

人体行走的微动研究始于90年代末,而后发展迅速,雷达对人体的探测有着其他传感器不具备的优势,现阶段主要集中在对于实测数据的分析上,而缺乏系统的理论和模型分析。首先针对人体目标雷达回波信号的作用机理,对现有的人体运动学模型进行了改进,在人体微运动结构方面主要考虑了人摆腿和摆臂的前后向运动。同时将人体结构简化为简单几何形状的均匀刚体,将人体四肢简化为均匀散射的线模型,在理论上给出了人体目标微运动产生的雷达回波模型,最后进行仿真,证明了本模型的正确性和有效性。     

基于机载窄带雷达的舰船目标多普勒特性分析

针对机载窄带雷达探测海面非合作舰船目标识别能力不足问题,首先建立了舰船横滚、俯仰和偏航三维微动下舰船运动方程,在此基础上建立了窄带雷达探测舰船的回波信号模型,分析了回波信号多普勒频率成分及其特征。理论分析结果表明,舰船三维微动会导致雷达回波信号的多普勒频率相对无微动情况下出现频谱展宽;并且不同位置的散射点具有不同的时频变化曲线;在短时间内,各散射点微多普勒时频曲线以类似LFM形式的线性关系变化,在较长时间内以类似正弦信号形式周期性变化,其周期与横滚角变化周期相同。     

弹道导弹目标微动特性的微多普勒分析与仿真研究

真假目标识别一直是反导系统中地基雷达(GBR)的技术难点,而基于弹道导弹目标微动特性的雷达识别是近来研究的热点.微多普勒是目标微动特性的一种表征,基于弹头和诱饵微动特性的差异,提取微多普勒特征可用于识别真假目标.首先介绍了弹头和诱饵的运动特性,然后建立了弹头和诱饵的微动模型,并进行了微多普勒理论分析和推导,最后通过仿真实验分别研究了微多普勒的多散射点和噪声污染的问题.仿真分析表明多点和噪声对微多普勒提取影响不大;同时指出以目标微多普勒的周期、频率最大值以及平面变化规律为特征可识别真假目标.     

目标翻滚对成像影响的分析

主要研究了目标翻滚运动对宽带成像的影响。首先建立了翻滚目标运动模型,在此模型的基础上分析了细长目标翻滚运动时频率步进信号及宽带线性调频的雷达回波特性,阐述了目标翻滚运动时,回波信号除了主分量外,还会产生边频分量的观点。解释了翻滚目标成像时出现伪像的原因。通过仿真对运动模型和回波特性进行了验证。     

基于DPCA杂波抑制的地面振动目标微多普勒提取

地面微动目标激励的雷达回波信号的微多普勒调制,反映了该目标的独有特征,因此可用于目标检测与识别。合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)对地面振动目标检测时,回波信号中不可避免地包含大量地杂波,给其微多普勒信息提取造成很大困难。为此,提出一种基于双通道SAR/DPCA杂波抑制的地面振动目标的微多普勒信息提取方法。首先利用双通道DPCA技术在复原始数据域对消地杂波以获取振动目标的回波信息,然后详细推导了杂波对消后微多普勒频率的参数化表达式。最后,通过数值仿真验证了该方法的有效性和正确性。     

基于部分周期的扫描雷达目标微多普勒参数估计

针对雷达单次扫描时间小于目标转动周期的情况,提出了一种基于部分周期的扫描雷达目标微多普勒参数估计方法。转动目标的微多普勒信号可以通过正弦信号的形式表示。该方法从回波信号的时频域中提取出部分周期的微多普勒信号,利用正弦函数的性质,估计出目标转动频率和转动幅度,从而可以估计出目标转动半径。转动半径作为目标的固有特性,反映目标的结构信息和运动特征,为目标识别和分类提供有力依据,通过仿真实验和实测数据验证了该方法的鲁棒性和有效性。     

基于通用复时频分布的进动目标微多普勒提取

首先建立了进动锥体目标的雷达回波模型,推导了目标微多普勒频率与进动参数的定量关系。针对进动目标雷达回波具有的多分量非线性调频特点,提出了通用复时频分布(generalized complex time frequency distribution, GCD)的微多普勒提取方法,与线性和二次Cohen类时频分布相比,GCD具备高时频分辨力、低交叉项的优点。同时针对峰值估计微多普勒瞬时频率(instantaeous frequency, IF)方法受信号频率交叉覆盖和噪声干扰严重的问题,提出基于Viterbi算法的微多普勒IF估计方法,有效提高了微多普勒IF估计精度。实验中利用仿真和暗室测量数据验证了GCD Viterbi方法的性能。     

中段弹道目标宽带回波仿真与速度补偿

中段弹道目标的主要特征是高速平动和微动。因此测量得到的目标多普勒频移值是模糊的,而且同时被目标微多普勒调制。这给估计目标微多普勒带宽和提取目标微多普勒参数造成了困难。在充分考虑目标运动特征的条件下,首先研究和建立了目标的宽带雷达回波数学模型。然后提出了基于简化分数阶傅里叶变换（simplified fractional Fourier transform, SFRFT）的速度补偿方法。推导了方位向信号起始频率和调频斜率的估计误差方差,证明了算法的有效性。仿真结〖JP3〗果表明,该方法能够给出精确的参数估计结果,并能对平动多普勒频率进行准确补偿。即使在信噪比较低的情况下,该方法仍表现出较好性能。该方法为目标微多普勒参数的提取提供了前提条件     

摆动锥体运动辨识及最大摆动角估计

研究了一种摆动锥体目标运动辨识及最大摆动角估计方法。首先分析了雷达观测下的目标摆动模 型,推导了摆动锥体目标回波微多普勒,并对其调制规律进行了理论分析。结合摆动目标回波时频分布,提出了 一种基于微多普勒特征点的最大摆动角估计方法和一种基于微多普勒变换谱特征的摆动目标运动辨识方法。实 验结果验证了本文方法的有效性。     

海面角反射器干扰微多普勒建模与仿真

研究了在波浪作用下,海面角反射器干扰的微动建模及其微多普勒特性仿真问题。以船搭载的角反射器干扰为具体研究对象,根据海上目标耐波性理论,结合海况等级和角反射器载体的水动力系数,建立了在各种海情条件下角反射器摇摆运动仿真模型。根据设定的雷达参数,推导了角反射器随载体的横摇和垂荡运动产生的雷达微多普勒模型。最后,采用时频方法提取了角反射器回波的微多普勒特征,通过仿真实验验证了模型的正确性。     

任意平面圆周旋转散射点雷达回波理论模型的建立与仿真研究

一个物体上的任何一个部件的机械旋转都可能调制雷达回波的相位函数,产生附加的频率调制作用,其表现为目标的多普勒频率产生了边带.基于雷达后向散射理论和散射点模型,针对雷达目标的任意圆周旋转散射点,详细推导并建立了雷达回波通用模型,对其与振动散射点的等效性进行了详细的讨论.最后通过两种方法对回波理论模型进行了有效性验证,理论分析和仿真结果表明,该模型是有效的.     

基于宽带模糊函数的步进频雷达成像特性分析

频率步进雷达回波脉冲序列时宽-带宽积很大,因此当目标沿雷达视线高速运动时,采用Woodward窄带模糊函数不能准确描述高分辨成像的特性。为此,首先分析频率步进雷达运动目标的回波模型,然后推导频率步进信号的宽带模糊函数,最后通过宽带模糊函数的几个特殊切面分析频率步进雷达高速目标成像在时延域与多普勒域的特性,并通过仿真与窄带模糊函数进行对比。     

多自由度飞行目标动态建模及其散射特性分析

以实现飞行动目标的高效建模技术为目标,并结合仿真计算和微动特征分析的技术要求,给出飞行动目标及其微动电磁散射特征分析的系统方法,实现了多自由度飞行目标的运动建模,形成完整的飞行动目标高效建模技术。以直升机飞行为例展示动态建模效果,主旋翼和尾翼转动时,由直升机雷达回波信号时频分析得到的微多普勒结果与理论分析相吻合。     

基于电磁散射数据的弹道目标宽带回波仿真

弹道目标宽带回波是进行目标特征分析与识别研究的基础.针对实测弹道目标宽带回波数据获取代价昂贵的问题,建立了锥体目标轨道运动和进动模型,结合电磁场相对变换理论推导了高速运动目标雷达回波公式,分析了目标高速运动对宽带解线频调回波的影响.在此基础上给出了一种由静态电磁散射数据乘以相位影响因子仿真生成弹道目标动态宽带回波的方案,仿真实验验证了该方案的可行性.     

强杂波下含旋转部件的目标成像及微多普勒提取

目标结构中的旋转部件引起的雷达回波信号的附加频率调制称为微多普勒现象,其反映了目标独一无二的结构特征,同时也给目标主体的成像带来了污染.提出了一种强地杂波背景下含旋转部件目标成像及微多普勒信号提取的方法.在对目标回波解线调时,采用一次相消技术剔除地杂波,获得清晰的目标谱图;再对谱图进行处理,分离目标主体信息和微多普勒信息,实现目标主体的清晰成像;对微多普勒信息进行分析还可以获取目标的一些微动特征.最后的仿真实验验证了该方法的有效性.     

弹道目标微动特征分析与提取方法

进动特征对导弹防御目标识别具有重要意义。建立了单频信号下雷达观测弹头的进动模型和回波模型,通过对进动弹头回波频谱与微多普勒调制特性的定量分析,提出了利用回波相关方法和频谱展宽估计进动参数的方法,并利用暗室测量数据对该方法的性能进行了实验验证。实验结果表明,该方法在目标进动角不大条件下可以有效估计目标的进动角和进动周期。     

天线主瓣大地照射圆内的多普勒谱分布

安装在高速运动载体上的雷达高度表 ,其地面回波被一宽带多普勒信号所调制 ,从而使回波表现出新的特征 ,如何提取和充分利用这些特征对于雷达高度表的设计是非常重要的。首先介绍了大地回波宽带多普勒信号模型的建立 ,然后给出了在MATLAB下建立的仿真框架 ,最后对仿真结果进行了初步分析。     

基于对空无线电引信的平板目标特性建模及仿真

目标的电磁散射特性对回波信号的特性影响巨大。以连续波多普勒体制无线电引信为依托,以平板目标为主要研究对象,研究体目标效应影响下的多普勒信号特性。采用物理光学法和物理绕射法计算目标表面和边缘的雷达散射截面积。建立了平板目标特性模型,结合引信空中弹目交会模型,探讨弹目交会过程中多普勒信号幅度和多普勒频率的变化规律。