反向投影成像算法的理论分析及目标特征恢复

分析了用于超宽带冲激信号 SAR系统的反向投影 (BP)成像算法 ,得出了BP算法固有的旁瓣形成解析式及旁瓣分布 ,说明了成像结果中系统频率特性对目标特征的频率有加权作用 ,并且是造成成像畸变的主要原因。提出了对回波信号逆滤波以恢复目标特征及采用匹配滤波来抑制成像旁瓣的方法。对冲激雷达实验系统的成像数据的处理结果表明 ,提出的逆滤波方法是有效的。     

冲激雷达旋转目标成像方法

在分析超宽带（ＵＷＢ）雷达旋转目标回波信号频谱特性的基础上,提出了利用目标回波成像和利用目标冲激响应成像两种成像方法,导出了成像公式与点扩展函数。通过计算,给出了点扩展函数的数值解。结果表明,两种成像方法都达到了厘米级的成像精度,利用目标冲激响应成像有较大的图像动态范围。在冲激雷达实验系统上验证这两种成像方法,得到了金属球目标的雷达图像,证明这两种成像方法是可行的。     

非带限冲激信号的一种低通采样和重建方法

提出了非带限冲激信号的一种低通采样和重建方法,将冲激信号通过低通滤波器后,按照信号新息率进行采样,然后对采样得到的离散时间信号进行傅里叶变换,采用最小二乘零化滤波算法可以准确地重建原始冲激信号。在冲激信号个数较大及受到噪声影响时,最小二乘零化滤波算法性能恶化,通过适当提高采样率,使用奇异值分解重建算法,可以获得理想的重建结果。分析和仿真结果证明,所提出的非带限冲激信号低通采样和重建方法,能够以较低的速率进行采样和恢复原始冲激信号,并具有良好的抗噪声性能。     

基于LFM子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法

在宽带雷达目标回波信号的半实物计算中,需要同时满足实时性和仿真精度的要求。提出一种基于线性调频(linear frequency modulation,LFM)子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法,将LFM脉冲信号分成若干个窄带、短时线性调频子脉冲,通过计算各个子脉冲对应的目标回波信号,来重构全脉冲的宽带目标回波信号。采用这种方法可大幅度减少算法的运算量,显著降低了算法对硬件资源的要求,提高了算法的实时性。计算机仿真结果证明了方法的可行性并具有较高的计算精度。     

冲激雷达成像算法综述

由于冲激雷达回波信号中无法提取出多普勒频率信息,传统的基于频域成像的方法不再适用于冲激雷达成像系统。近年来,基于冲激雷达的成像算法研究引起了较多关注,对冲激雷达成像算法进行综述。首先简单介绍了冲激雷达的定义,然后总结归纳了3类基于冲激雷达的成像方法,详细阐述了各种算法的原理,指出了各种成像算法中的优点和不足,最后阐述了有待进一步研究的方向。     

分布式星载合成孔径雷达顺轨干涉动目标检测

主要研究分布式小卫星载合成孔径雷达顺轨干涉(SAR-ATI)动目标检测算法,通过建立卫星轨道、编队、地面静止及运动点目标模型,分析星载SAR-ATI动目标检测的流程图,仿真地面目标回波信号并成像。实验证明了在目标径向速度相对雷达平台航向速度不是很大、目标聚焦良好的情况下,ATI动目标检测方法的有效性。     

低频UWB SAR图像的辐射校准

常规SAR辐射校准技术不能适用于低频超宽带合成孔径雷达(ultrawidebandsyntheticapertureradar,UWBSAR)系统。提出低频UWBSAR的辐射校准必须考虑定标体的低频散射特性,并建立基于ω-κ成像算法的理想点目标回波模型。利用矩量法(methodofmoment,MoM)和渐近波形估计(asymptoticwaveformevaluation,AWE)方法获得定标体散射特性后,对目标回波模型进行修正使之能够正确反映目标的散射特性。最后给出辐射校准的方法,并通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

机载脉冲多普勒雷达回波信号模拟

回波信号作为雷达信号处理之源,它的模拟对研究雷达系统仿真具有非常重要的实际意义。在研究雷达回波特性的基础上,获得雷达回波信号的准确表达式,采用映象法将地面分成大杂波单元和小杂波单元,对各小杂波单元产生的回波采用矢量相加以求得相干视频信号,计算整个距离环的回波获得完整的雷达回波信号。最后的仿真结果证明了计算的正确性。     

基于均匀圆阵时频干涉仪的LFM信号二维测向算法

提出了一种基于均匀圆阵时频干涉仪的线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号二维波达方向估计算法。首先利用LFM信号时频聚集性非常好的特点,对阵元的输出进行互维格纳〖CD*2〗威尔分布(Wigner-Ville distribution, WVD)计算,然后提取互WVD时频冲激点的相位,从而得到包含信号到达角的方程组,解算出信号的到达角。通过选取不同的阵元对组,采用模糊数搜索的算法进行解模糊运算,最终完成信号到达角的估计,仿真实验验证了算法的有效性。     

α稳定分布噪声下基于FHN模型的UWB-IR信号检测

针对传统FitzHugh-Nagumo (FHN)模型检测方法在α稳定分布噪声条件下检测性能退化的问题,在α稳定分布的统计特性基础上,将三倍分散系数异常值剔除准则引入FHN模型检测方法,提出基于三倍分散系数FHN模型的超宽带冲激无线电(ultra wideband-impulse radio, UWB-IR)检测方法。此外,对传统三倍分散系数准则进行改进,使用样本分位数法对α稳定分布参数进行估计,避免了传统三倍分散系数准则对α稳定分布参数先验信息的依赖,使其适合全盲条件下的UWB-IR信号检测。仿真实验表明,该算法能有效抑制α稳定分布噪声中的强脉冲,可较好地重构UWB-IR信号波形,实现了强α稳定分布噪声条件下UWB-IR信号的有效检测。     

基于FDTD的高保真SAR回波信号仿真方法

针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)回波仿真算法忽略目标散射特性在观测时间内随方位角度和信号频率变化这一问题,提出一种基于时域有限差分方法(finite--difference time-domain method, FDTD)电磁散射计算的SAR原始回波数据生成方法,在此基础上提出了基于服务器的并行仿真策略及流程。该方法利用FDTD算法及后续仿真处理精确模拟了SAR系统线性调频脉冲信号从卫星传感器发射后,与场景目标发生相互作用,再被SAR系统传感器接收并生成原始回波数据的全部物理过程,从而得到高保真的SAR原始回波数据。最后,通过典型目标时间谱与空间谱的仿真对比实验及最终成像结果证明了本文所提算法的正确性及有效性。     

高分辨雷达目标回波模拟器设计

研究实现了一种基于宽带数字射频存储器和数字图像合成器的高分辨雷达目标回波模拟器。该模拟器采用去斜率解调和调制处理来降低系统中频处理带宽,从而降低了系统复杂程度。设计了一种基于高性能FPGA的数字图像合成器来实现高分辨雷达目标回波的模拟功能,推导并分析了数字图像合成器的工作过程。最后,以一个128个距离单元的数字图像合成器来合成一个运动飞机目标为例,将其压缩图像与计算得到的该飞机距离像进行了比较,结果表明该模拟器可以逼真的模拟复杂目标一维距离像。     

分析周期结构的Crank-Nicolson FDTD方法

常规FDTD方法的最大时间步长受最小离散网格的限制,需要满足CFL(courant-friedrich-levy)稳定性条件。一维Crank-Nicolson FDTD方法采用隐式差分格式,突破了稳定性条件的限制,是求解PBG(photonicband-gap)这类周期性结构目标的有效方法之一。讨论了一维Crank-Nicolson FDTD方法中总场边界的设置,引入总场边界后便于提取周期性结构的反射系数。应用该方法分析了一种周期性结构的反射特性,与用传播矩阵方法所得结果一致。算例也表明了当时间步长取为常规FDTD时间步长100倍时,该算法仍然是无条件稳定的。     

旋转体波动方程时域有限差分法

为仿真电磁波与旋转体的相互作用,通过把电磁场的6个分量作傅里叶展开,把三维波动方程简化至二维,并用时域有限差分法(FDTD)基本原理求解二维波动方程,实现了旋转体波动方程时域有限差分法(BOR WE FDTD)。相对于旋转体时域有限差分法(BORFDTD),BOR WE FDTD具有节约内存和机时、程序简单等优势。通过模拟介质球对简谐波的散射,并把结果和理论结果、BORFDTD结果作对比,证实了BORWEFDTD的有效性。     

电子设备贯通导线的电磁耦合时域分析算法

目前,应用于电子设备贯通导线电磁耦合分析的数值算法仍比较缺乏。基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)方法和传输线方程,并结合诺顿定理,提出了一种高效的时域混合算法,用于解决电磁波作用于电子设备贯通导线的电磁耦合问题。首先,将贯通导线按照电子设备屏蔽腔结构分解为内、外传输线。然后,采用FDTD方法结合传输线方程,构建内外传输线的电磁耦合模型,并求得内外传输线上的瞬态响应。最后,根据诺顿定理建立贯通导线的等效电路模型,解决内外传输线之间的阻抗不匹配问题,并实现干扰信号在贯通导线上的来回传输。采用该时域混合算法,对电磁波作用自由空间和屏蔽腔内电子设备贯通导线的电磁耦合进行数值模拟,并与传统FDTD方法进行比较,验证了算法的正确性和高效性。     

组合目标电磁散射的FDTD/TDPO混合法

为分析组合目标的后向电磁散射,提出了时域有限差分FDTD与时域物理光学TDPO相结合的混合算法。组合目标包括电大尺寸和电小尺寸两个彼此相互分离的部分。采用FDTD方法分析形状或介质较复杂的电小结构部分;采用TDPO方法分析目标的电大尺寸部分。在处理FDTD区对TDPO区耦合时,利用了基尔霍夫积分的近场-近场外推技术,并提出了顺序传递方法,按照FDTD的时域计算顺序将FDTD区对TDPO区的贡献直接传递到远区观察点,计算效率高,所需内存少。对于远区后向散射,TDPO区对FDTD区的耦合则由互易性定理得到。最后给出了验证和应用算例,表明了方法的正确和有效性。     

并行FDTD方法结合加窗技术分析屏蔽效能

强电磁脉冲透过孔缝耦合到金属屏蔽腔体内部,会对电子系统产生干扰和破坏作用。采用三维并行时域有限差分法结合加窗技术研究含孔缝金属腔体的屏蔽效能。并行方法能明显缩短相同时间步下腔体内采样电场收敛所需的仿真时间,结合加窗技术对时域电场数据进行截断,能够减少并行时域有限差分法仿真所需的时间步,进一步提高计算效率,有助于快速高效地分析复杂系统中的电磁屏蔽效能。     

基于FDTD的天线远场快速算法

将FDTD法与二维离散余弦变换（2D-DCT）递归算法相结合计算天线远场,大幅提高了计算效率并降低了计算存储空间。采用2D-DCT递归算法对近场数据进行压缩,得到失真度较小的重构场,并用该重构场计算天线远场,数值仿真角反射器天线所得到的结果与实验测量结果吻合良好,说明该方法的有效性。     

一种舰船目标SAR回波的快速仿真方法

为满足合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在海洋遥感的应用需求,提出一种舰船目标SAR成像的快速仿真方法。对成像场景中重点关注的目标进行精确电磁建模,并利用"四路径"模型计算目标与海面的复合散射回波,对海面背景采用散射面元法计算回波;将舰船复合散射回波与海面回波进行合成得到总的SAR回波,利用聚束SAR成像处理方法获得SAR图像。结果表明:该算法避免了对整个成像区域进行复杂的电磁仿真,能够有效降低对海面大场景的电磁计算效率。由于在目标区域采用高频电磁算法,保留了目标的电磁散射的精细结构,为精确模拟SAR回波提供了一种准确而高效的仿真算法。