雷达低可观测目标探测技术

 复杂背景下稳健高效的低可观测目标探测始终是雷达信号处理领域的研究热点和难点。一方面,强杂波背景和目标复杂运动使得信号微弱,时频域难以区分;另一方面,传统雷达体制回波信号资源受限,难以实现对目标信号的精细化描述,亟需发展雷达目标探测新体制和新技术。本文归纳总结了低可观测目标探测面临的技术难点,系统回顾了常用的雷达动目标检测方法,最后从目标探测技术和手段两方面对雷达低可观测目标探测的发展进行展望。     

一种基于正交编码的天基雷达空中目标检测方法

天基雷达由于工作于下视模式,天基雷达接收到的目标回波信号往往会淹没在地球杂波背景中.分析了天基雷达地杂波的产生原因,提出了低PRF时天基雷达空中动目标检测的无杂波区域,然后结合正交编码方式,提出了一种基于正交编码技术的空中目标检测方法.该方法不需要进行复杂的杂波抑制处理,可在一定程度上解决下视雷达面临的强地杂波问题.     

基于相位调制与OTRD的雷达波形设计

基于噪声与杂波背景下,雷达对微弱目标探测的波形优化问题,以最大化目标回波信干噪比(SINR)为准则,结合相位调制与最优发射接收波形优化方法(OTRD)的各自技术优势,在相位调制信号的基础上进行最优调幅,提出了一种基于相位调制与OTRD的综合雷达波形设计方法。通过仿真,得到了相较于前2种算法更大的SINR,特别在较强的杂波环境下,对低可探测目标的探测中,效果尤为明显,雷达的探测性能得到了显著提升。     

基于相位调制与OTRD的雷达波形设计

基于噪声与杂波背景下,雷达对微弱目标探测的波形优化问题,以最大化目标回波信干噪比(SINR)为准则,结合相位调制与最优发射接收波形优化方法(OTRD)的各自技术优势,在相位调制信号的基础上进行最优调幅,提出了一种基于相位调制与OTRD的综合雷达波形设计方法。通过仿真,得到了相较于前2种算法更大的SINR,特别在较强的杂波环境下,对低可探测目标的探测中,效果尤为明显,雷达的探测性能得到了显著提升。     

复杂电磁环境下的雷达信号分离方法

在复杂的电磁环境下,进一步提高雷达的检测能力是现代雷达面临的紧迫问题之一.为了提高雷达探测精度,需要在众多的干扰信号中有效地提取出雷达信号.鉴于越发明显的常规雷达信号处理方法的局限性,提出了一种基于最大信噪比的信号盲源分离方法.首先利用信噪比越大分离效果越好的特点建立信噪比目标函数,然后通过求解目标函数得到盲信号分离的优化矩阵,最后实现雷达盲信号的分离.仿真结果表明,该方法可对雷达盲信号进行有效的分离,且不需要其它信号处理方法所要求的任何先验知识作为条件.     

基于改进粒子滤波算法的水下目标跟踪 

针对复杂水下环境中声探测传感器获得的运动目标信息具有不确定性和模糊性等问题,提出了基于声探测传感器特点的高斯粒子滤波水下目标跟踪方法.基于粒子滤波理论,采用一阶自回归模型作为运动目标状态转移的依据,设计了由目标区域的面积特征和不变矩特征相融合的观测模型,解决了目标跟踪中的粒子权值的选取问题,克服了传统粒子滤波重采样问题,提高了复杂环境下目标跟踪结果的准确率.展示了应用高斯粒子滤波实现水下目标跟踪的过程.试验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和实时性,是复杂水下环境中目标跟踪的一种高效可行的新方法.     

隐身目标探测方法研究

介绍了一种探测隐身目标的实现方法．以双基地雷达为例，通过讨论雷达的有效散射截面RCS与雷达作用距离的关系^[1]，将接收机部署在探测隐身目标的前沿，使整个探测系统可在较远的距离上发现隐身目标．对于接收机收到的目标回波信号比较微弱，噪声相对较大，对于隐身目标的信号检测，可以采用对小信号的预处理，数据采集，进行分析处理^[2]．文中给出了理论依据，建立了模型，并通过MATLAB语言进行计算机模拟仿真，给出一些结果，说明其可行性．     

基于遗传算法的地下遗址GPR数据分析

作者以遗传算法（Genetic Algorithm）为手段，介绍一种探地遥感数据分类的新方法。从一系列EM雷达信号图像获得的必要的物体相关信息，基于简单遗传算法（SGA）对其进行数据采集处理可达到较好结果。图像经过与处理后，探测目标定位任务转换为曲线拟合。除了利用SGA的遗传性，在解决实际问题时加入了专家经验和环境条件。和传统的分类方法相比，遗传算法(GA)咋usouxun目标的速度和准确度上都有所提高。作者提出了在遗迹探测领域中对地下物体进行定位的一种可行的方法。在今后的工作中将使用复杂GA进行遗迹的三维建模。     

2011-22 科技新闻媒体关注指数排行榜

 目标探测是人类认识客观世界的重要手段,从宏观世界的宇宙天体到微观世界的分子原子,都需要借助观测设备进行分析研究,一定程度上,探测水平决定着研究水平。雷达作为最重要的探测器之一,无论是在战场监视、精确打击等军事领域,还是载人航天、探月工程、空中交通管制、对地观测等民用领域中都发挥着重要的作用。雷达起源于无线电探测与测距(Radio Detecting and Ranging,RADAR),自问世之初,主要担负远距离探测的任务,起着望远镜的作用;随着技术的进步及需求的提高,除能够远距离探测外,还需具备对目标的结构、尺寸、运动等细节的测量能力,即承担显微镜的作用。目前,雷达的发展趋势是作用距离越来越远、测量精度越来越高,如美国导弹防御系统最新部署的海基X波段雷达能够对3000km以外的目标实现cm量级的测距和测速,星载的合成孔径雷达对地面目标观测成像的分辨率可达到分米量级。     

地质雷达探测地铁沿线未知涵洞的研究与应用

以某在建工程线路经过老城区主干道的地质与环境调查为研究对象,采用地质雷达探测方法,在路面合理布设探测剖面和观测系统;通过对采集的地质雷达记录进行有效处理和地质雷达图像的分析,研究如何在地铁隧道勘察中根据场地条件和探测的目标物,综合识别未知涵洞.研究结果表明:通过设计纵横跟踪布设地质雷达探测剖面,选择恰当的资料处理参数和模块,能够有效探测未知涵洞的具体位置和规模,为工程设计与施工提供合理建议,降低施工风险.     

小波变换应用于雷达信号处理的潜力和展望

着重讨论了小波变换在雷达信号中的潜在应用，特别是在宽带或超宽带雷达中的应用，进一步讨论了小波变换用于雷达模糊函数分析，信号检测与参数估计和雷达目标识别等问题，最后，展望了小波变换应用于信号处理的前景。     

基于BLACKFIN532非相参单脉冲雷达信号源的实现

雷达信号源用在调试雷达信号处理机过程中,通常只是简单的数据回放,用来验证信号处理算法.这种信号源无法来模拟出目标的角度和运动轨迹及起伏特性等动态的工作信息.利用DSP芯片产生实时和真实的回波信号.根据常规雷达信号源的不足和日常调试雷达中的不便,实现了基于BLACKFIN 532来实现对目标方位和目标轨迹模拟.     

MTI雷达密集假目标干扰效果仿真研究

动目标显示(MTI)技术是雷达在杂波环境中发现运动目标的有效手段,文章介绍了MTI的基本原理、典型的级联MTI滤波器以及参差情况下时变加权实现MTI、AMTI滤波的基本原理。建立了MTI、AMTI信号处理系统仿真模型,得到了多种情况下密集假目标对MTI、AMTI雷达干扰仿真结果,为密集假目标的现实运用提供了有用的结论。     

多频段外辐射源无人机检测实验研究

近年来,基于无源双基地雷达的无人机检测手段一直受到国内外研究人员的广泛关注。但常规双基地雷达的无人机检测方法需要作参考信号重构和杂波抑制等手段,使得检测算法较为复杂。基于循环谱的检测算法在不经信号重构和杂波抑制下,利用外辐射源雷达的循环平稳特性和循环谱的强抗噪性,可直接提取到旋翼无人机的微动特征。但该方法使用单频外辐射源雷达,在检测的稳定性和连续性上,由于受到目标距离、俯仰角度等因素的影响而显得力不从心,且检测精度不高。该文从外辐射源信号的循环平稳特性出发,提出了基于多频段外辐射源雷达的无人机检测方法。实测实验表明,使用多频段外辐射源检测时无人机回波信号的循环谱等高图识别率要高于单频段外辐射源雷达,多频联合处理能使检测性能更加平稳。     

粗糙地面上复杂目标的电磁散射特性

粗糙地面与复杂目标的耦合散射特性研究一直是雷达目标识别领域比较有应用价值的课题.针对粗糙地面与目标的复合电磁散射特性进行重构,包括复合模型的雷达截面积(radar cross section,RCS)特性以及合成孔径雷达(synthetic aper-ture radar,SAR)成像特性.首先,对复杂目标进行几何建模并对粗糙面进行数值建模,构建地面与目标的一体化几何模型.然后基于空间射线分集技术、射线追踪技术以及劈边结构识别算法分离出复合模型中散射中心,包括面结构和劈边结构对应的散射中心,基于属性散射中心模型正向的确定散射中心对应的各个参数,最终建立起粗糙地面上复杂目标的散射中心参数化模型.并通过对其重构的散射特性与实测结果进行对比,分析了地面与目标的耦合作用.研究对雷达目标识别领域具有很大的应用价值.     

Nonuniform stretch processing for the range profile of a target with micro-motion

Complex motions such as micro-motions induce complex range-Doppler coupling effect in radar imaging. Hence, it is a challenge to reconstruct a clear range profile of a target with micro-motion. Stretch processing with fine motion compensation cannot perform well while it ties to eliminate the distortion of range profile caused by Doppler effect, because it is difficult to accurately estimate each scattering center velocity during coherent processing interval. Based on nonuniform stretch processing (NSP), a new technology is proposed to decouple range, time and Doppler and then achieve range profile of target with micro-motion. The new technology uses a new synthetic wide-band waveform and has an innovative mathematic interpretation. Statistical properties of the new approach are primarily examined. Typical models of target with micro-motion for high resolution radar are presented. Monte Carlo simulations demonstrate the performance of the new technology and the simulation results confirm our expectations.     

部分发射天线损毁时 MIMO 雷达信号认知优化

针对电子战环境中多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达部分发射天线遭受摧毁时目标检测问题,提出基于互信息量(mutual information,MI)准则的雷达感知天线状态并再次优化的算法.作为MIMO雷达信号优化设计方法之一,注水法能依据环境状况自适应分配发射信号功率,所提算法能提升分配功率的注水水位,降低天线损毁时目标脉冲响应与目标回波间互信息量损失,进而改善目标检测概率(target detection probability,TDP).仿真结果表明,低检测性能天线损毁时,当信噪比大于0 dB时采用所提方法能提升互信息量;高检测性能天线损毁时,采用所提算法能有效提升互信息量和目标检测概率.信噪比为20 dB时,互信息量提升4.96 nat;若以达到同一检测概率时所需信噪比的减少量表示性能增益,则检测概率为0.8时,性能增益为3.73 dB.     

基于被动量子雷达的隐身目标探测研究

未来战场,将是隐身武器的较量,不论是有人机、无人机,还是巡航导弹、弹道导弹,都朝着隐身化方向发展.传统雷达在对付这些隐身目标时存在无法突破的性能极限.笔者将被动雷达与量子技术结合,提出被动量子雷达,分析其对隐身目标探测的机理.采取超导电路技术实现对微波光量子转换处理,并使用SVI和PSA量子增强接收技术,以及JPA技术实现高灵敏度微波信号接收,被动量子雷达可将系统灵敏度最大提高大约4个数量级.分析结果表明提出的基于被动量子雷达的隐身目标探测原理可行,具有很强的应用潜力.     

压制干扰下雷达网点目标概率多假设跟踪算法

针对压制干扰下雷达网跟踪中使用概率多假设跟踪(PMHT)算法航迹丢失率高的问题,提出了一种基于数据压缩的雷达网点目标概率多假设跟踪(DC-PPMHT)算法.该算法先将各雷达在压制干扰下由于检测概率下降出现目标暂消的量测数据在空间对准后进行串行合并和点迹合成,并计算数据压缩后各量测点迹的检测概率,然后把计算得到的压缩点迹和检测概率送入点目标PMHT滤波器中进行跟踪.DC-PPMHT算法在压制干扰下的雷达网跟踪中可以降低航迹丢失率,提高航迹跟踪的精度.仿真结果表明,与PMHT算法相比,DC-PPMHT算法在各雷达采取抗干扰措施前、后的航迹丢失率分别降低了4.7％和1.2％.