天波雷达对空探测任务下积累时间自适应优化设置研究

针对人工设置天波雷达相干积累时间存在盲目性, 不能充分发挥雷达探测性能的问题, 以空中目标探测为研究对象, 提出了自适应积累时间设置优化方法。首先, 分析了积累时间对天波超视距雷达探测性能的影响。其次, 计算了影响相干积累时间的信号时宽和积累点数的最优值。然后, 提出了自适应设置积累点数的方法。最后, 通过实验证明了本文方法比人工方法更能提高天波雷达探测性能。     

分布式MIMO体制天波超视距雷达仿真系统

针对电离层动态性对天波超视距雷达检测概率和探测精度的影响，构建了一种基于分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)体制的完整天波超视距雷达仿真系统。通过搭建模块化仿真框架和可视化展示界面，集成电离层数据接口，实现信号发射、电离层反射、信号接收、信号处理和目标检测的功能。最后对雷达系统探测性能进行评估，利用仿真实例验证了整体雷达仿真系统的可行性。该系统的实现对于分布式MIMO天波超视距雷达的性能评估、布站优化、装备发展论证具有一定的工程指导意义。     

弹道目标雷达宽带识别仿真与评估

提出了一种将雷达目标识别方法与具体战情相结合的方法,并通过该方法对弹道目标雷达宽带识别方法进行了仿真与评估。仿真了空间目标飞行弹道后,通过坐标变换得到设定战情下的弹道目标雷达视线角。然后结合室内缩比模型静态测量数据,得到设定战情下弹道目标高分辨距离像。对仿真得到的三类弹头类目标进行识别,并分析了雷达带宽、信噪比、观测次数对识别性能的影响。     

弹道中段雷达目标识别仿真系统的关键模型及实现

雷达是弹道中段的主要传感器,在中段目标识别中发挥着核心作用.根据弹道目标雷达识别仿真系统的要求及弹道目标识别的特点,建立了弹道目标雷达特征数据产生、雷达目标识别特征提取、识别算法融合等多个关键模型,设计并实现了弹道中段雷达目标识别仿真系统.进行了典型战情下的雷达目标识别仿真,仿真结果表明所设计的仿真系统稳健可行,系统可以为弹道中段雷达目标识别研究提供仿真支撑.     

基于航路-航迹关联的天波超视距雷达航迹分类

天波超视距雷达的最终任务是检测、跟踪我方感兴趣的目标。将这些目标从跟踪器输出的航迹集合中提取出来是一个难点。考虑一类存在先验航路信息的航迹辨识问题,基于假设检验理论与分类思想,提出了一种多航迹-多航路情况下的天波超视距雷达航迹分类算法。在建立的空中走廊模型基础上,先后利用目标位置、航向信息与航路做相关判断,计算航迹-航路相关代价,据此将航迹分为航路目标航迹及非航路目标航迹。仿真结果表明,提出的航迹分类算法在航路数量适中的情况下正确分类概率达到90%。     

基于LSTM的弹道导弹主动段轨迹预报

弹道导弹主动段长周期轨迹预报能够为导弹防御系统提供早期预警信息。传统的轨迹预报方法大多集中在导弹的自由段与再入段, 通过解析法、数值积分法或函数逼近法推断未来时刻目标的状态。由于弹道导弹在主动段会受到多个未知作用力的影响, 其轨迹预报相比自由段与再入段更具挑战性。为此, 本文提出了一种基于长短时记忆(long short-term memeory, LSTM)网络的弹道导弹主动段轨迹预报方法。首先, 根据导弹主动段动力学模型与弹道参数典型取值生成用于网络训练的大规模轨迹样本; 其次, 设计了基于深度LSTM网络的弹道导弹主动段轨迹递归预报方法; 最后, 与基于数值积分法、多项式拟合及反向传播神经网络的轨迹预报方法的实验对比, 表明了所提方法在主动段轨迹预报上的优越性。     

基于EKF及弹道方程的弹道目标跟踪滤波器设计

针对地面跟踪雷达多目标、低数据率、高跟踪精度要求, 提出了基于弹道运动方程的扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)算法。建立了导弹被动段精确的质心运动方程, 改进了EKF算法, 经过与传统的基于常加速模型的EKF算法和基于弹道运动方程的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法比较, 验证了基于弹道运动方程的EKF具有低数据率下滤波精度高、计算量小等优点, 解决了地面跟踪雷达实际中遇到的问题。     

基于宽带LFM雷达的弹道目标精确测速方法

由于弹道中段末期稀薄大气对轻诱饵具有明显的减速作用,精确的速度测量是该阶段真假目标识别的重要途径之一。提出了一种基于宽带线性调频(linear frequency modulation,LFM)雷达回波信号的精确测速方法,该方法对雷达中频回波信号相位差进行最小二乘参数估计,完成弹道目标速度的精确测量。针对低信噪比条件下的精确测速问题,采用恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测与形态学滤波相结合的技术对噪声进行抑制,有效地提高了算法的鲁棒性和测速精度。对典型弹道目标的动态雷达特征信号及测速算法进行了仿真和分析,验证了算法的有效性。     

基于知识辅助的天波雷达海杂波抑制方法

针对天波雷达海杂波难以抑制且现有方法未充分利用先验知识的问题,提出基于知识的天波雷达海杂波抑制方法。所提方法利用脉冲重复周期、雷达工作频率、海平面风向、风速作为先验知识,结合海杂波谱模型及提出的基于知识的海杂波协方差矩阵估计方法,构造出基于知识的天波雷达海杂波协方差矩阵,将该矩阵加入最优滤波器设计中,得到基于知识辅助的天波雷达海杂波抑制方法。仿真结果表明,与现有方法相比,所提方法的海杂波抑制效果可提升3 dB以上。     

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.     

基于MCMC的导弹主动段突防仿真及灵敏度分析

能否对抗预警卫星的早期预警探测是弹道导弹主动段突防的关键。结合导弹主动段飞行仿真、主动段红外特性计算和预警卫星红外探测仿真,基于马尔可夫链蒙特卡洛（Markov chain Monte Carlo, MCMC）方法构建了导弹主动段突防仿真模型,并建立了导弹主动突防参数灵敏度分析的响应面近似函数模型。通过导弹主动段突防仿真与参数分析算例,定量给出了导弹主动段性能参数对其突防能力的影响,验证了方法的有效性。     

基于联合EDF和多模板的天波雷达波位调度方法

天波超视距雷达能够同时探测空中目标和海面目标,具备执行多任务的能力,为优化整体探测效能,必须考虑波位调度问题。借鉴相控阵雷达资源调度思想,结合天波超视距雷达工作方式和任务特点,研究了一种修正截止优先(earliest deadline first, EDF)和多模板相结合的波位调度方法。首先,在经典修正EDF方法基础上对截止期进行重新定义,并改进任务优先级计算方法;然后,设计了三种波位调度模板;最后,根据任务优先级计算结果,自适应选择调度模板。该方法能够使雷达探测资源在复杂任务场景下得到更加精细的配置,从而最大化发挥其探测效能。     

宽带相控阵雷达导弹防御能力建模仿真研究

宽带相控阵雷达在导弹防御系统的预警探测、跟踪、识别、制导、拦截以及杀伤效果评估等各个环节均发挥着不可替代的关键作用.在深入分析雷达系统对弹道目标的探测、跟踪、识别等过程的基础上,建立了宽带相控阵雷达电子战系统信号级仿真模型体系和软件.针对复杂电于于扰条件下的典型导弹突防战情,进行了仿真研究,仿真结果为评估导弹目标的突防能力和宽带相控阵雷达系统的防御能力提供了有益的参考.     

雷达群目标跟踪条件下的弹道预报方法

弹道导弹在突防时表现为弹头、诱饵等群目标特征。雷达对群目标进行跟踪时,如果某一目标出现丢失,为维持航迹,常利用弹道导弹运动轨迹可预测的特点进行弹道预报。预报的精度主要取决于初值精度。考虑到雷达对群内多目标探测信息具有相关性,多目标之间的相对误差一般小于单个目标的绝对误差。利用这一误差特性,在群目标间不发生机动运动情况下,提出了利用群内目标间的相对运动关系,用雷达正在跟踪的目标对其他丢失目标进行弹道预报的方法。通过误差分析,定量研究了利用群内目标的相对运动关系提高弹道预报精度的机理。仿真表明,当雷达对群目标探测信息相关性较好时,该方法大幅提高了弹道预报精度。     

潜地弹道式导弹射程控制问题的研究

潜地弹道式导弹末级取消推力终止系统后,给射程控制提出了新的课题。由于主动段终端参数的偏差对射程的影响很大,在天推力终止系统的条件下,导弹只能依靠变弹道飞行来完成射程的控制。本文通过对主动段方程及椭圆弹道的分析,从理论上提出了飞行程序中的“等射程段”概念,并且给出了实现“等射程段”的途径,初步解决了潜地弹道式导弹无推力终止系统的射程控制问题。     

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。     

红外预警卫星对地覆盖区域近似计算模型

以反导作战时红外预警卫星对地监视覆盖区域计算为需求,结合卫星平台和星载相机的特点,运用点集间投影和映射的思想,首先推导了地球同步轨道卫星对地进行圆锥 旋转扫描与推扫时的覆盖区域模型,运用坐标转换方法,进一步建立了低轨卫星对地扫描覆盖区域模型;提出了一种地球同步轨道卫星对地进行凝视覆盖的新工作模式;给出了临边覆盖的判定条件。仿真实例表明,该模型能有效计算高低轨红外预警卫星对地监视覆盖区域,能为预警卫星探测与跟踪弹道目标提供有力的技术支撑。     

弹道导弹被动段雷达截面积仿真计算研究

为计算弹道导弹被动段的雷达截面积,根据其被动段飞行的运动学特性,利用椭圆弹道理论仿真计算出了导弹被动段飞行弹道,同时在大地直角坐标系中通过解算雷达、导弹与地心的空间几何关系,求得导弹的实时视角值。结合导弹的几何尺寸特征,利用高频区理论计算方法计算出弹道导弹被动段飞行时的实时雷达截面积值。对研究弹道导弹的防御和突防具有重要的理论意义和参考价值。     

弹道目标中段雷达成像仿真研究

对弹道目标进行ISAR成像识别是分辨真假目标的重要手段。本文研究了中段弹道目标成像仿真问题。简介ISAR成像技术后，仿真了中段弹道。研究了中段弹道目标成像，分析了在有无调姿两种情形下和不同弹道阶段对相干积累时间的要求。仿真结果表明，在不同情形下，雷达必须适当调整脉冲积累时间和改变脉冲重复频率才能实现有效成像。     

长观测时间内机动目标检测方法

为了检测天波地波超视距雷达(OTHR)长积累时间中是否存在机动目标,提出了一种基于时频分布(TFD)和形态学滤波检测OTHR系统中的机动目标的新方法。该方法根据机动目标的机动性确定时频分布的最优核,计算相应的时频分布以突显信号的时频特征,然后通过阈值处理和形态学滤波进一步滤除背景噪声,累加二值时频分布亮时频点的数目构造检测统计量来进行恒虚警检测。仿真结果表明,该方法能够增强OTHR对机动目标的检测能力。