飞行目标的抖动及雷达散射截面计算

利用C-R样条对目标体进行几何建模,应用物理光学法与等效电磁流法计算目标面元及棱边的电磁散射。目标在空中的姿态及轨迹由动力学和运动学方程确定。提出将抖动模型应用于飞行目标雷达散射截面(RCS)计算,随机抖动的影响归结为在飞行坐标系中目标的俯仰角和方位角的变化,计算出不同时刻不同姿态下目标的RCS,并给出计算结果。该方法对运动目标RCS、隐身与反隐身技术及仿真技术的研究,具有重要的实用价值。     

三维目标表面缝隙的宽带电磁散射特性研究

在常规目标的各种电磁散射源中,缝隙属于弱散射源.但对于隐身目标,缝隙的影响就不可忽略.为分析缝隙对目标电磁散射特性的影响,在三维理想导体表面上排布不同形状及数量的缝隙,采用矩量法结合RWG基函数,分析导体表面的电流分布,并计算其宽带雷达散射截面(RCS).对一系列雷达散射截面的分析,得到缝隙电磁散射特性随缝隙数量、形状、间距变化的规律.     

基于时域多分辨分析方法的散射场计算

时域多分辨分析方法(MRTD)是近年来提出的一种新型电磁场算法,以往的工作将MRTD用于计算近场及腔体。本文将MRTD用于计算目标的散射问题,用完全匹配层(PML)作为边界条件,通过推导MRTD二维的近—远场公式,得到散射场的远场值,这样就可以计算目标雷达散射截面。并以无限长导体方柱为例,计算了其双站雷达散射截面,并与FDTD算法结果进行比较,可以看出MRTD可以大大的节约计算资源,而其计算准确度与文献FDTD结果吻合的很好。     

基于FDTD的二维舰船RCS的计算

建立以某舰船为参照的艏向与正横向的近似二维模型,基于二维时域有限差分法计算舰船的艏向与正横向在不同频率入射波情况下的雷达散射截面,并根据计算结果对某舰船的雷达隐身特性进行分析．此方法能用于分析现有舰船的电磁散射特性,也能用来预估和优化未来武器系统对目标的电磁散射特性要求,为日后舰船RCS预估计提供依据．     

电大矩形深腔的散射中心模型研究

深腔是飞行器类目标的必要几何构成,如进气道、深腔是隐身飞行器重要的散射源之一,也是识别该类目标的重要特征之一,因此对深腔散射中心模型研究具有重要的应用意义.本文针对电大矩形深腔的散射中心建模进行了研究,利用射线追踪确定多次反射等效散射中心的位置,并以全波数值方法数据对散射中心的幅度参数进行精确估计,获得了高精度散射中心模型,该模型具有物理性,其参数与腔体的几何参数直接相关,便于模型的实际使用.验证结果表明,散射中心模型可以精确模拟电大深腔目标的雷达散射截面起伏和高分辨一维距离像特征.      

二维介质目标电磁散射特性的矩量法分析

利用矩量法对二维介质目标的雷达散射截面进行分析、计算.首先,推出了二维情况下计算雷达散射截面(RCS)的方程,然后应用矩量法计算出了二维介质圆柱的RCS,将结果与解析法结果做对比,发现两种方法结果吻合良好,表明矩量法是研究二维介质目标电磁散射特性的有效方法,最后是矩量法的具体应用,主要对介质方柱、介质三角柱的RCS分别进行了计算.     

等离子体包覆目标的RCS计算

采用直接FDTD方法对雷达波在等离子体包覆目标附近的总场和散射场分布进行了仿真。通过远-近场变换计算了远场电场和不同等离子体分布情况下的目标雷达散射截面RCS值。仿真结果表明,采用等离子包覆的方法可以有效地降低目标的RCS值。等离子体密度和厚度对目标RCS的影响较大,等离子体碰撞频率对目标RCS有一定的影响。     

机场油库地面立式油灌和卸油栈桥RCS计算

建立了机场油库地面立式油罐和卸油栈桥雷达散射截面积(RCS)的计算模型,在合成孔径雷达(SAR)侦察条件下,用物理光学法计算了地面立式油罐和卸油栈桥的RCS。     

OpenGL在复杂目标RCS计算中的应用

在复杂目标的电磁散射计算中,图形电磁计算方法(graphicselectromagneticcomputing,GRECO)可以克服其他方法的缺点,实现电大复杂目标雷达散射截面(RCS)的实时计算.然而目标实体模型的建立需要依靠各种CAD软件,计算对CAD软件依赖性很强,本文提出的OpenGL技术,可以使计算和造型分开,形成独立的软件,同时还可以通过模型数据文件同CAD软件保留接口.     

复杂涂敷目标的RCS计算

给出了一种快速计算复杂涂敷目标散射场的方法。将复杂目标电磁散射分成面元和边缘散射,运用物理光学(PO)、阻抗边界条件(IBC)、等效电流(EM C)和物理绕射理论(PTD)对复杂目标雷达散射截面(RCS)进行计算,并将计算结果与文献结果及无涂敷纯金属目标的RCS进行对比分析,结果与文献及预期估计情况吻合较好,表明该方法不仅计算简单,而且结果也较为精确。     

基于一维散射中心模型的RCS频率全角度外推

目标RCS频率外推是减小目标RCS数据存储的有效手段之一。利用FEKO电磁仿真软件得到目标回波数据,结合经典谱估计算法,提出了一种基于GTD散射中心模型的目标RCS频率全角度外推方法。以弹头目标为例,首先利用1～2GHz频率后向电磁散射数据,提取GTD散射中心模型参数;其次利用RCS频率全角度外推方法,实现了弹头目标在3GHz、4GHz频率上的RCS全角度外推;最后通过将外推数据与FEKO仿真数据进行对比,验证了外推方法的准确性与可靠性。仿真实验表明,外推结果与FEKO的仿真结果在整体趋势及强散射点对应的位置上具有较高的吻合度,可有效描述雷达目标的散射特性。     

基于干涉合成孔径雷达测高原理的雷达散射截面测试杂波抑制方法

针对近场扫描体制电磁散射测量中的杂波抑制问题,提出了一种基于干涉合成孔径雷达测高原理的高度向滤波方法.该方法首先通过在不同高度下的天线两次直线扫描,得到目标的两幅雷达二维像;从雷达图像中提取散射中心的幅相数据后,再利用两次测量得到的散射中心相位差并结合扫描天线高度信息,解算得到该散射中心的高度;根据被测目标的高度范围,设置高度向滤波器,滤除目标高度区以外的散射源杂波;滤波后可以重构得到目标的雷达散射截面,实现抑制杂波、提高测量精度的效果.仿真结果表明,使用该方法处理后目标RCS均值误差小于1 dB.从试验结果来看,使用该方法可从与目标散射量值接近的强杂波背景环境中准确提取目标散射中心.      

二维多粗糙度分层粗糙面与上方目标复合电磁散射计算方法

研究了二维多粗糙度分层粗糙面与上方目标复合电磁散射特性的自适应迭代物理光学算法。采用Monte Carlo法并结合高斯谱函数生成高斯粗糙面,基于分区域建模方法,建立了二维多粗糙度分层粗糙面和上方目标的复合模型。利用物理光学法和等效原理,得到分层粗糙面和目标的直接感应电磁流;基于表面积分方程,分析了分层粗糙面之间以及粗糙面和目标之间的耦合电磁流迭代机理。引入感应电磁流能量改变速率,对传统迭代物理光学法进行改进,使算法自动收敛。将计算结果同多层快速多极子方法和迭代物理光学法进行比较,验证了算法的准确性和高效性。在此基础上,研究了不同目标、不同粗糙度的分层粗糙面的双站RCS计算结果和散射特性,讨论了分层粗糙面间距对双站RCS计算结果和散射特性的影响。本研究为分层环境及上方超低空突袭目标的探测、分类和识别提供了数据支撑和理论基础。     

基于改进型CLEAN算法三维成像的雷达散射截面积反演

基于三维成像的雷达散射截面积(radar cross section,RCS)测量可以获得目标散射系数的三维空间分布,与一维和二维RCS测量相比,它具有更好的空间分辨能力.但是,在基于成像的RCS测量中,散射中心的提取至关重要,它在很大程度上决定着RCS的反演精度.采用CLEAN算法完成对目标散射中心的提取,有效抑制了图像的三维旁瓣,并针对CLEAN算法存在估计误差的迭代累加效应,设计了一种可以更新估计的改进的相干CLEAN算法,进一步提高了RCS的反演精度.用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明改进型CLEAN算法能更有效地提取散射中心,且提高了RCS的反演精度.     

用于雷达回波信号实时模拟的弹道目标RCS解析公式

对弹道目标进行满足精度要求的雷达回波实时模拟是一项综合性较强的工程,是目标探测、识别的关键。基于几何绕射理论(GTD)和物理光学法(PO),推导给出了某大型弹道目标在微波频率下任意视线角的RCS解析公式。文中方法和FEKO软件的计算结果符合良好且计算速度极快,利用文中方法得到的结果进行的一维距离像仿真与理论结果吻合较好,可以满足基于目标电磁散射特征的再入大气层弹道目标雷达回波信号实时模拟的精度需要。     

目标飞行不变量和方位支援的仰角参数估计方法

针对单站观测系统的目标角度跟踪问题,提出了一种基于单站目标飞行平面的二面角不变量和方位序列支援的仰角参数估计方法。根据推导出的二面角关系,利用纯方位序列计算出目标在平面上投影的航向角,可方便地解出目标运动平面的水平补角和二面角,最后给出目标仰角序列的预测公式并分析了方位噪声对仰角误差的影响。该方法较好地解决了单站纯角度观测的非线性问题。仿真实验表明：估计的目标运动的不变参数效果好,仰角预测序列精度高。     

基于消卷积的三维成像雷达散射截面测量技术

基于三维成像雷达散射截面积(RCS, Radar cross section)测量技术是近年新兴的一种灵活、高效的RCS测量技术。该技术基于三维线阵合成孔径雷达(SAR, Synthetic aperture radar)测量系统对目标进行近场三维高分辨成像,通过近远场变换算法,得到目标的远场RCS,具备近场、外场测量能力。基于成像的RCS测量,其成像精度就直接影响着RCS的测量精度,因此,为了得到高质量的RCS结果,就需要得到高分辨的图像。本文采用压缩感知三维成像算法对目标进行成像,有效提高了RCS的反演精度,并分析了改进CLEAN算法的抑制旁瓣原理,得出两种方法都是基于消卷积原理对旁瓣进行抑制。用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明压缩感知算法提取散射中心效果更好,且提高了RCS的反演精度。     

基于AOA-TOA重构的单站定位算法

针对非视距环境,提出AOA-TOA重构的单站定位算法。算法分两步进行,第1步基于单次散射模型给出了一种关于波达角度(angle of arrival,AOA)的粗略的重构方法;第2步以单基站测得的波达时间(time of arrival,TOA)和AOA等信息,结合散射体分布模型的统计特性,对现有的AOA重构算法进行拓展,以最大似然估计法对TOA重构。改进了传统的单目标参数重构模式,实现了在非直达波(non-line-of-sight, NLOS)环境下基于散射体分布模型的单基站定位,并具有较高定位精度。仿真结果验证了该算法的有效性,同时,仿真结果还验证了该算法在密集多径环境下比多径稀疏的环境有更好的定位性能。     

复杂飞行器RCS快速预估的方法

对整机雷达散射截面(RCS)进行快速预估分析.将军用飞行器散射总场分成两部分进行估算,对于机体表面单元散射场贡献采用电磁场的高频模拟计算方法即物理光学算法(PO),对于机体外延及面相交部所形成的棱边绕射场贡献采用改进的等效电磁流(IMEC)算法分析.为了验证该算法的有效性,完成了对两种飞行器目标模型RCS的模拟计算.模拟结果与暗室实测结果对比,表明该算法可以满足工程估算要求.     

频率捷变RCS加权结合NL-GMKF的目标跟踪技术

精密跟踪系统中角闪烁效应会严重影响目标跟踪性能.在对频率捷变RCS加权抑制角闪烁以及非线性高斯混合卡尔曼滤波（NL-GMKF）算法分析的基础上,提出了频率捷变RCS加权结合NL-GMKF的目标跟踪技术.仿真结果表明,该方法能够有效抑制角闪烁效应提高跟踪精度.