弹载双基前视SAR建模及运动/同步误差分析

弹载双基前视合成孔径雷达（missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar, MBFL-SAR）是一种将双基前视SAR成像体制应用于弹载平台的新型SAR成像模式,可实现弹载雷达末端俯冲阶段全程二维成像、自主寻的精确制导。结合MBFL SAR的运动特点,建立了高动态条件下的回波距离模型,并就多普勒频率和多普勒调频率等参数与常规低速双基平台模式进行了对比分析。在此基础上建立了高动态条件下存在运动误差情形的斜距历程、多普勒频率及多普勒调频率误差模型和同步误差模型,并基于误差对MBFL-SAR成像的影响给出了运动参量的约束条件和同步误差的精度要求。仿真结果验证了误差模型的正确性。     

基于SAR导引头的弹体定位技术

采用合成孔径雷达导引头,是提高中远程导弹制导精度的有效途径之一。系统地研究了弹载SAR弹体定位问题,提出了利用弹载SAR的距离-多普勒数据、惯性导航系统输出的导弹速度和高度表测量的导弹高度进行弹体定位的方法,推导了定位的解析公式,避免了不稳定的迭代计算,给出了详细的定位流程。根据当前各分系统能够达到的普遍精度进行了仿真,分析了各误差源对定位精度的影响。     

弹载双基前视SAR构型参数优化设计方法

弹载双基前视合成孔径雷达(missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar, MBFL-SAR)构型，可实现接收平台俯冲段全程二维高效高分辨成像。相比于机载、星载双基构型，弹载双基构型具有不易受攻击、轨迹设计灵活、合成孔径时间短等优势。但是由于导弹机动性较强，对成像时间要求较高，这使得传统的机载/星载双基构型设计方法不适用于弹载前视双基构型。本文首先在MBFL-SAR几何模型基础上，基于梯度方法分析该构型的分辨率计算方法；然后，结合二维分辨率的特点，分析构型参数对二维分辨率的影响规律，提出一种参数降维的构型设计方法，在提高构型参数设计效率的同时，能够有效缩短成像时间；最后，通过基于典型工作参数的仿真实验验证了该方法的有效性。     

具有末制导搜索能力武器的区域射击方法

在考虑弹间的相关误差和末制导搜索能力的基础上,以毁伤目标的概率为效能指标,通过求解最优中间函数以确定最优覆盖区,避免直接求解最优覆盖区参数的难点,并分别从两方面证明了最优中间函数的正确性。通过最优中间函数推导出当目标散布区域较大时,多弹联合攻击中确定多瞄准点的配置模型。最后通过仿真计算,得到不同参数下采用区域射击技术的毁伤效能,分析了各主要参数与毁伤效能的关系。仿真结果表明,当目标定位误差较大,武器搜索宽度不足时,与集火射击相比,区域射击具有明显优势。     

巡航导弹弹载干扰机性能分析与仿真

为精确分析巡航导弹弹载干扰机的干扰性能,建立了考虑电波传输损耗、干扰天线特性、雷达接收机性能、巡航导弹雷达反射面积的干扰与探测的对抗模型,并在雷达天线指向导弹而弹载干扰机天线不一定指向雷达的最坏情形下,对不同的干扰压制比、干扰天线与雷达天线夹角、干扰频率、目标雷达反射面积下的干扰机最小干扰距离进行了仿真,精确得出巡航导弹弹载干扰机在不同作战环境下的干扰能力。     

弹载双基前视SAR俯冲段弹道设计方法

导弹在打击复杂背景目标时,现有单基平台末制导手段难以实现对目标的有效分离。作为一种解决方案,将双基前视合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）应用于俯冲攻击段,即弹载双基前视SAR（missile borne bistatic forward looking SAR, MBFL-SAR）,可实现弹载雷达末端俯冲段全程二维高分辨成像、自主寻的精确制导。而在该构型下作为发射机的照射弹轨迹直接制约双基成像分辨率以及制导精度。首先分析了MBFL-SAR俯冲攻击段的分辨率特性,然后提出了基于线性衰减轨迹模型的弹道设计方法,该模型可有效满足成像分辨率要求,且利于双基构型下制导控制。最后,通过仿真结果验 证了设计方案的合理性。     

非标准多传感器信息融合下的状态融合估计

给出了标准多传感器观测信息的统一融合模型,在此基础上分析了传感器观测系统参数对最优融合估计性能的影响.针对存在量测系统误差的非标准多传感器融合系统,构建了一种有效的系统误差参数估计模型.此外对传感器问具有不同非线性误差成份的融合系统,提出了一种基于互迭代自适应半参数的状态融合估计算法.该算法通过对非标准多传感器融合模型误差的补偿,利用线性和非线性迭代的方法来提取非线性因素,进而确定状态的最优融合估计.给出了应用该算法的具体步骤,并通过理论分析与仿真实验证明了该算法的有效性.     

基于循环平稳的动目标特征提取方法研究

介绍了基于循环平稳的脉冲多普勒雷达对目标回波信号参数的提取方法。分析了该参数提取方法的性能 ,结合弹载高重频脉冲多普勒雷达的特点 ,提出了一种动目标运动特征的递归提取方法应用于运动目标参数(速度、加速度 )的特征提取过程。分析、仿真实验证明 :该方法可以最大限度地利用系统的资源 ,在雷达信号处理中达到信噪比和加速度分辨率之间的动态平衡     

基于非监督贝叶斯学习雷达性能指标动态评估

针对传统雷达性能指标评估方法相对“机械”、缺乏理论约束,需要多次重复实验,导致评估效率较低,评估成本较高等问题,提出基于非监督贝叶斯学习方法的雷达性能指标动态评估算法,在一定雷达探测目标先验假设下,结合典型回波观测数据模型,建立雷达性能指标后验概率模型。考虑到先验知识与观测数据可能存在的非共轭特性,针对先验概率模型建立分层贝叶斯模型,从而保证雷达性能指标后验概率密度函数的可解性。此外,为了保证后验概率密度函数的闭合解析解,应用变分贝叶斯期望最大化(variational Bayesian expectation maximization, VB-EM)方法,基于高斯-赛德尔迭代策略分别计算性能指标及其超参数的后验概率密度函数。最终,利用后验概率密度函数计算结果,可获得相应性能指标解析估计值及其置信区间和置信度,从而实现对指标动态变化的解析指示。相比传统蒙特卡罗评估方法,所提方法仅需一次实验数据便可获得定量的、解析的指标评估结果,可以大大缩减评估成本,提升评估效率,同时可对指标动态变化给出定量指示。应用仿真数据对雷达定位、测高精度以及目标检测概率指标进行了验证,相比传统方法,评估处理增益获得了有效提升。     

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。     

星载双基地SAR空间几何关系和信号模型

为了研究星载双基地SAR系统成像的相关问题,必须先建立其回波信号模型。根据星载双基地SAR雷达与目标的空间几何关系,确定了其多普勒参数表达形式,在此基础上建立了星载双基地SAR回波信号数学模型。通过仿真计算分析了信号模型中距离模型的误差,结果表明,误差对成像的影响完全在可接受的范围以内。将建立的信号模型应用于成像处理,成像结果正确,证明了回波信号模型的实用性。     

基于最大似然估计的机载双基地雷达杂波抑制方法

首先建立了机载双基地雷达的杂波模型,然后分析了机载双基地雷达杂波谱的空时分布特性,比较了最大似然估计方法与其他几种常规估计方法的性能,最后在此基础上提出了一种新的基于配准的最大似然非均匀采样距离相关性补偿方法。该方法通过最大似然估计方法完成对双基地机载雷达杂波幅度的估计,并利用非均匀采样选取各训练样本的杂波谱中心实现对杂波谱的配准。仿真结果表明,在各种不同的双基地机载雷达配置情况下,该方法均可有效解决双基地机载雷达面临的杂波非均匀问题。     

弹载SAR系统参数优化设计方法

通过建立弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统参数优化设计数学模型,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的弹载SAR系统参数优化设计方法,解决了弹载SAR系统在确定弹道和多个系统指标非线性约束条件下的系统参数优化设计问题。该方法能够在满足系统指标(分辨率、幅宽、数据率、噪声等效后向散射系数等)要求的前提下,快速获取使图像性能最优的系统参数。同时,该方法还适用于方位向多波位模式的系统参数优化设计。基于典型工作参数的仿真实验验证了该方法的有效性。     

星载双基地雷达杂波抑制能力分析与构型优选

星载双基地雷达具有覆盖范围广、抗隐身,抗干扰等优势,在未来具有极大的应用潜力.然而,由于星载双基系统具有轨道构型差异大、空间尺度异构的特点,使得双基系统的杂波谱结构在不同的轨道构型下具有较大的差异.本文结合星载双基几何模型,综合考虑分辨率空变、地形起伏等因素对杂波协方差矩阵的影响,分析了同轨道高度下的类单基构型与远距双...     

非合作双基地雷达参数测量与定位方法研究

介绍了非合作双基地雷达的基本几何关系,讨论了非合作双基地雷达中四个重要参数(基线距离、双基地距离差、发射站目标方位角、接收站目标方位角)的测量方法,利用这四个参数可构成四种定位算法。推导了这四种算法的定位误差公式。仿真结果表明,各算法的定位精度与双基地雷达系统的几何结构有关,且有着不同的空间分布规律。实际系统定位方案的选择应根据所能测出的参数来定,同时应注意各算法的适用区域。     

收发分置雷达圆周栅栏覆盖的优化布站方法

为解决区域边界曲线上收发分置雷达的优化布站问题,提出一种圆周栅栏覆盖的优化布站方法。首先,提出圆周栅栏覆盖最优布站序列应满足的条件,并通过理论分析证明了最优布站模式中接收器个数的上限阈值。接着,以此为基础构建基于布站成本最小的优化布站模型。然后,针对优化模型的非凸性和非线性,提出一种将整数线性规划与穷举法相联合的算法求解优化模型,确定最小布站成本及其对应的最优布站序列。最后,通过仿真实验和分析验证了所提方法的有效性。     

地球同步轨道SAR定轨精度要求分析

针对地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar,GEOSAR)的技术特点和应用需求,进行定轨精度要求分析。首先建立GEOSAR定轨误差模型,定性分析定轨误差对斜距及多普勒频率的影响。然后针对全误差公式难以解析求解的问题,提出了一种基于蒙特卡罗法分析定轨精度的方法,并给出GEOSAR典型应用模式下的定轨精度分析流程。最后针对中等倾角GEOSAR给出定量的定轨精度要求。仿真表明,GEOSAR成像聚焦所需的径向位置精度为米级,切向速度精度为10^-3m/s量级,目标定位所需的切向位置精度为10 m量级,径向速度精度为10^-3m/s量级,差分干涉所需的径向位置精度为毫米量级,并且下视角越小,约束越高。     

弹载俯冲非正侧阵雷达杂波特性与抑制方法

相对于平飞运动雷达,俯冲运动垂直向下的运动分量会引入额外的多普勒频率,对杂波的空时分布特性产生重要影响。本文针对弹载俯冲非正侧阵雷达,提出了一种俯冲运动空时信号模型,首先推导了多普勒频率与空间角度的耦合关系的一般表达式,并详细分析了在实际的阵面几何配置情况下,俯冲运动雷达杂波的空时分布特性,相应提出了适于俯冲运动的基于参数模型和配准补偿(parameter model and registration compensation, PM-RC)的杂波抑制方法。最后通过弹载雷达建模仿真分析了俯冲运动对杂波空时特性的具体影响,并验证了杂波抑制方法的有效性。     

Space-time clutter model for airborne bistatic radar with non-Gaussian statistics

To validate the potential space-time adaptive processing (STAP) algorithms for airborne bistatic radar clutter suppression under nonstationary and non-Gaussian clutter environments, a statistically non-Gaussian, space-time clutter model in varying bistatic geometrical scenarios is presented. The inclusive effects of the model contain the range dependency of bistatic clutter spectrum and clutter power variation in range-angle cells. To capture them, a new approach to coordinate system conversion is initiated into formulating bistatic geometrical model, and the bistatic non-Gaussian amplitude clutter representation method based on a compound model is introduced. The veracity of the geometrical model is validated by using the bistatie configuration parameters of multi-channel airborne radar measurement (MCARM) experiment. And simulation results manifest that the proposed model can accurately shape the space-time clutter spectrum tied up with specific airborne bistatic radar scenario and can characterize the heterogeneity of clutter amplitude distribution in practical clutter environments.