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。     

宽带一维像雷达单脉冲跟踪建模仿真

宽带成像雷达通常采用窄带跟踪和宽带成像分时交替进行,这样势必造成雷达资源浪费.为了有效利用雷达资源,一旦窄带跟踪到目标后,雷达可以转入宽带一维成像与单脉冲跟踪.研究宽带一维像单脉冲跟踪模型,给出了高速运动目标宽带线性调频信号回波模型,根据该信号是同调频率的多分量信号的特点,将Radon模糊图变换法应用于调频率估计和一维像运动补偿,并给出了宽带一维像的测速、测距和测角模型.一维像的目标连续定位跟踪可以增加目标跟踪数据率,提高宽带雷达对机动目标跟踪能力.仿真结果验证了宽带一维像目标单脉冲跟踪技术的可行性和跟踪精度.     

目标高速运动对一维像的影响及其校正方法

针对目标高速运动引起回波脉冲压缩结果展宽从而严重影响一维距离像质量的问题,提出了基于多分量调幅线性调频信号参数估计的校正方法。首先建立了宽带目标的多散射中心回波模型,定量分析了目标高速运动对高分辨雷达回波的影响。然后提出了多分量调幅线性调频信号参数估计快速算法,估计出目标高速运动引起的回波变化从而加以校正。仿真结果表明,提出的方法能有效校正目标高速运动对一维距离像的影响,并且对噪声具有很好的鲁棒性。     

宽带线性调频雷达信号多普勒效应分析与处理

宽带线性调频信号是地基宽带成像雷达的一种常用波形。先推导了目标运动时宽带线性调频信号Stretch处理的雷达回波数学模型,利用宽带模糊函数(WBAF)分析了目标运动对该信号的影响,得出了该信号形式的多普勒容限,同时也分析了目标加速度对目标距离像的影响,并提出了该信号的多普勒处理补偿的方法与不需要加速度补偿的条件。模拟实验表明,宽带线性调频信号的多普勒效应分析与补偿处理方法是有效的     

高速动态空间目标宽带回波仿真方法研究

获取空间高速动态目标的宽带回波数据是进行空间目标电磁特性研究,开展空间目标探测与识别的基础.针对静态测量和动态测量不同形式的雷达发射信号,分别建立了空间目标静态测量条件下扫频宽带回波信号模型和解线频调的高速宽带回波信号模型.在分析两种信号模型差异的基础上,提出了一种利用静态数据仿真生成高速动态目标宽带回波的方法,并详细分析了该方法的适用条件.最后对仿真方法进行了验证,证明了其可行性和正确性.     

机载火控雷达对空目标动态宽带回波仿真

为研究机载火控雷达对空目标成像和识别能力,需要通过仿真获取数据支持.针对机载火控雷达对空目标成像时,运动传感器对运动目标宽带探测的特点,建立载机和目标的飞行特性运动模型,通过姿态解算求取任意时刻雷达波对目标的入射角,建立目标的三维模型拟合目标几何外形,利用高频电磁计算模拟不同雷达视角条件下一定带宽范围内目标的多频点RCS数据,将目标的静态教射特性数据拓展成动态散射序列,并考虑复杂自然环境和电磁环境的对回波的影响,为进一步研究机载火控雷达对空目标成像能力和成像条件提供数据支撑.     

高分辨距离像回波模拟与验证

为了在试验室环境下实现对高分辨距离像的回波模拟和成像验证,构建了多散射点和宽带LFM(Linear Frequency Modulation)回波信号模型,描述了回波模拟过程中关键的时域卷积和精确延时实现方法。根据被试设备不同的信号带宽形式,应用宽带回波模拟器对相应的高分辨距离像回波进行了射频实现。通过与目标特性建模软件的数字仿真结果进行对比,验证了高分辨距离回波模拟的逼真度。以某飞机类扩展目标为研究对象进行了仿真验证,实现了优于0.1 m的距离分辨率。     

基于拖曳长线阵的水下目标模拟系统

水下目标模拟系统对于水下航行体试验与训练、舰艇水声对抗与安全防御等具有十分重要的意义。基于水下目标声学多亮点回波理论,给出了多亮点目标宽带回波信号模型。通过计算机仿真,验证了目标回波各重要特征和目标回波信号模型的有效性。基于拖曳长线阵和高速数字信号处理技术构建了水下目标模拟系统,根据目标回波信号模型综合模拟了水下分布式多亮点运动目标声散射特性,准确模拟了目标不同部位声学亮点的空间方位分布特征。分别对点源目标、真实大尺度目标、拖曳长线阵目标模拟系统进行了声纳目标识别试验,结果表明,拖曳长线阵目标模拟系统的目标特性明显不同于点源目标,而与实际大尺度目标一致。     

适用于非合作照射源的无源雷达运动目标成像方法

针对运动目标的无源雷达成像,给出一种采用分布式接收孔径的成像方法。首先建立运动目标的回波信号模型,该模型无需任何发射源先验信息。而后基于分布式孔径接收到的回波数据稀少,以目标位置和速度为未知量采用广义似然比检验的方法进行成像,完成成像区域内运动目标的成像和速度估计。最后以WiMAX信号作为机会照射源进行仿真分析,结果表明所用方法能够有效实现无源雷达动目标成像。     

基于光延迟线的星载SAR目标回波信号模拟

针对高精度星载SAR目标回波信号模拟要求大带宽、长延时的特点,介绍了一种基于光延迟线的高精度星载SAR目标回波信号模拟源,采用光延迟技术模拟产生雷达目标回波信号,对SAR进行成像性能测试仿真,可实现宽带信号的长时间延迟,同时大大减小了回波信号模拟系统引入的附加幅频和相频误差,提高了目标成像性能仿真的准确度和有效性。     

扫频雷达单频连续波电磁辐射阻塞效应分析

为掌握扫频雷达装备连续波电磁辐射下的干扰规律,揭示单频连续波电磁辐射对扫频雷达干扰的作用机理,以Ku波段扫频雷达为受试对象,通过搭建试验平台,采用全电平辐照法对其进行带内单频连续波电磁辐射试验,从而确定雷达装备电磁干扰规律。带内单频点连续波电磁辐射试验结果表明,受试雷达的回波目标电平随干扰强度的变化而变化。不同干扰频率下,雷达装备电磁干扰效应变化规律基本一致。选取6 dB压制电平为敏感判据,测试不同频率下雷达装备干扰场强阈值。试验结果表明,受试雷达带内较小的电磁辐射(干扰频差为0.14 GHz时)就能对雷达装备造成有效干扰。     

扫频雷达单频连续波电磁辐射阻塞效应分析

为掌握扫频雷达装备连续波电磁辐射下的干扰规律,揭示单频连续波电磁辐射对扫频雷达干扰的作用机理,以Ku波段扫频雷达为受试对象,通过搭建试验平台,采用全电平辐照法对其进行带内单频连续波电磁辐射试验,从而确定雷达装备电磁干扰规律。带内单频点连续波电磁辐射试验结果表明,受试雷达的回波目标电平随干扰强度的变化而变化。不同干扰频率下,雷达装备电磁干扰效应变化规律基本一致。选取6 dB压制电平为敏感判据,测试不同频率下雷达装备干扰场强阈值。试验结果表明,受试雷达带内较小的电磁辐射(干扰频差为0.14 GHz时)就能对雷达装备造成有效干扰。     

复杂雷达动目标建模及动态RCS分析

针对复杂雷达动目标的建模仿真及动目标雷达散射截面分析的问题,提出了一种外形建模和电磁散射计算的方法。该方法利用openGL对某型飞机进行了较为精确的外形仿真建模,运用图形电磁算法计算了静态雷达散射截面,并利用一种抖动模型计算了动目标雷达散射截面。通过将仿真结果与静态值进行比较,证明了在叠加抖振前后雷达散射截面有较大的变化。得出了结论。     

海面目标雷达回波中多径延迟的概率模型

为了研究海面多径效应在雷达目标图像中的影响,将海面建模为满足基尔霍夫近似条件的粗糙面,从而建立电磁波在目标散射中心与起伏海面之间传播的几何路径。然后,通过引入海面的波高-斜率联合概率密度函数,导出雷达回波中多径延迟的概率模型。通过与电磁仿真结果的对比验证了模型的有效性,并且分析了多径延迟与散射中心高度、雷达俯仰角以及海面特征参数的密切联系。最后,给出了其在海面目标识别研究领域应用的例子。     

基于广义S变换的多人微多普勒特征分析

微多普勒特征是运动目标的独特特征,可为目标分类识别提供依据。人体行走是典型的非刚体运动,其雷达回波中包含多个频率分量,且分量之间频率重叠严重,因此对其进行微多普勒特征分析难度较大。首先构建人体行走模型及其雷达回波模型,然后以广义S变换为分析工具,对人体主要部位、单人行走和两人行走进行微多普勒特征分析,提出应该以脚部、小腿和躯干部的微多普勒特征作为人体行走识别的主要特征,为后续深入研究人体微多普勒特征奠定了基础。     

浅地层步进变频探地雷达合成孔径算法研究

合成孔径成像是一种常用的改善方位分辨率的方法。连续波步进变频雷达平均发射功率较高而且可以实现较大的相对带宽,所以在探地应用中可以获得较高的分辨率和较深的探测深度。针对浅地层步进变频探地雷达回波信噪比很低的特点,利用时域回波图像所呈现的双曲线,提出了一种曲线适配的合成孔径成像算法。通过对实测数据处理,证明所提算法在步进变频探地雷达中比传统的合成孔径算法能得到更好的方位分辨率,而且明显增强了目标图像的信噪比。     

基于地形遮蔽的自旋弹测高雷达回波建模与仿真

为解决导弹自旋运动模型复杂、建模计算量大的问题, 建立了一种新的导弹自旋运动模型。在该运动模型的基础上, 考虑了地形起伏对弹载测高雷达回波遮挡的影响, 利用仿真地形, 采用地形遮蔽算法, 建立地形遮挡下的雷达回波模型, 仿真得到不同高度下的雷达回波图和频谱图。通过对回波的分析、得到在高度为10 km, 雷达斜照射角度超过65.3°时, 地形起伏对于雷达回波有显著遮蔽影响雷达回波发生频谱搬移等若干结论。该结论与实际情况一致, 验证了模型的准确性, 为后续弹载测高雷达回波模拟提供一定的理论支撑。     

基于DEM和SAR的航海雷达地形回波仿真

由于仿真地形数据库制图工作量巨大,因此目前航海雷达仿真中物标雷达反射率模拟的工程应用受到极大限制。提出基于DEM(Digital Elevation Model)和同波段SAR(Synthetic Aperture Radar)数据反演,获取物标反射率信息,作为地表雷达反射率仿真的依据,结合雷达方程,建立航海雷达地表反射率模型;考虑雷达回波地形的高程遮挡关系,给出了航海雷达地形回波生成算法,GPU编程实现。通过与传统仿真方法和真实雷达回波图像的比较,表明该算法与真实雷达回波更接近,更能体现地表回波图像的雷达反射率细节和不同量程下的回波图像变化。     

IF signals simulation of three-dimensional radar

Based on the analysis of the principles of frequency-phase scanning 3-D （three-dimensional） radar and the scattering mechanism of 3-D radar, the target and clutter IF （intermediate frequency） signals model of frequencyphase scanning 3-D radar is presented. The IF signals model of different channels of 3-D radar is presented in one simple formula in which complex waveform effects are considered. The simulation results obtained during tests are also provided in the end.     

对MIMO雷达参数的侦察估计及性能分析

针对多输入多输出(multiple input and multiple output, MIMO)雷达的侦察对抗问题,基于被动合成阵列技术构建了对MIMO雷达方位、辐射频率联合侦察估计的信号模型,通过多次不同速度联合谱估计算法实现了对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计。此外,推导了多辐射源条件下方位与频率联合侦察估计的克拉美〖CD*2〗罗界(Cramer Rao bound, CRB)。频率已知条件下推导了对单部阵列雷达方位侦察估计的CRB表达式,并进一步分别给出了对MIMO雷达和相控阵雷达进行侦察估计的CRB闭解式,对比分析了两种体制下方位侦察估计的性能。理论分析与仿真实验表明:信号频率未知条件下,所提算法能够实现对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计,侦察估计精度随着信噪比以及不同速度联合估计次数的增大趋近于CRB;信号频率已知条件下,对单部相控阵雷达和MIMO雷达方位侦察估计性能之比仅与相控阵雷达发射波束方向增益以及阵元个数有关。最后,仿真实验结果验证了本文理论分析的正确性和方法的有效性。