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。     

基于一维距离像和微动特征的弹道导弹识别方法

弹道导弹目标识别是导弹防御系统的重要环节.用于弹道导弹识别的特征通常包括RCS特征、极化特征、雷达高分辨一维距离像(HRRP)、ISAR像、微动特征等.研究目标散射中心模型,给出了基于散射中心理论的HRRP特征.弹道导弹在释放诱饵过程中,弹头和诱饵在结构和质量上的差别会表现在微运动特征上,据此构建了弹头及诱饵的微运动模型,得到弹头进动模型及诱饵摆动模型,对所建模型回波进行短时傅里叶变换(STFT),提取时频脊得到微动特征.弹头及其诱饵有着丰富的结构信息,仅依靠单一特征识别弹头目标效果并不理想.提出综合HRRP特征与微动特征的多特征联合识别方法,对联合的多特征采用主成分分析(PCA)降维,采用支持向量机(SVM)作为分类算法,仿真结果表明,联合HRRP特征与微动特征并通过PCA降维后弹头识别率得到明显提升.     

目标谐振区电磁散射特性分析

利用矩量法与电场积分方程（EFIE）相结合的方法,计算了平面波照射下,在目标谐振区内导电球、立方体以及平板的雷达散射截面,频率为300MHz时导弹的单双站RCS随方位角变化以及单站RCS随频率变化的情况．并根据数值结果分析了其电磁散射特性,这为利用谐振区的电磁散射特性探测与识别目标提供了理论依据．     

空间目标进动特性及在雷达识别中的应用

针对弹道导弹防御系统中弹头目标的自旋特性,建立了锥体目标的进动数学模型,并基于进动参数推导出反映目标质量特性的特征量.通过对锥体目标RCS回波数据进行多项式拟合来估计进动参数,以此为弹道导弹目标雷达识别提供可靠的技术途径.实验结果表明在低信噪比、考虑目标平动条件下算法能够有效估计出目标的章动角.     

基于RCS的风电机对高频雷达信号干扰特性分析

基于高频雷达工作机理,确定风电机对高频雷达的干扰水平采用风电机雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)为参量进行评估。以实际高频雷达工作频段(3~30 MHz)进行研究,根据Hallen方法建立了风电机RCS计算用线模型,并采用矩量法对风电机线模型远场散射场进行求解。对不同偏航角及旋转角下的风电机姿态进行建模,分别计算风电机各姿态下的RCS值,从而获取风电机对高频雷达信号的干扰特征。研究结果表明,风电机RCS可以作为风电机对高频雷达干扰的评价参量,风电机在不同偏航角及不同旋转角下干扰水平会发生较大变化,在高频雷达频率为30 MHz时,其干扰最大值为51.01dBm2.     

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.     

频率分集极化MIMO雷达目标检测

为了提高集中式多输入多输出(MIMO)雷达的目标检测性能,提出了一种频率分集极化MIMO雷达.该雷达的发射端采用频率分集和极化分集,接收端以变极化或者正交极化方式接收回波信号,并且基于目标极化散射特性优化设计发射极化和接收极化来进一步提高性能.基于奈曼-皮尔逊准则设计了检测算法,并推导了虚警概率和检测概率的近似计算公式.仿真结果表明:频率分集极化MIMO雷达的检测性能优于极化MIMO雷达和频率分集MIMO雷达,并且采用正交极化接收方式可以获得更好的检测性能.     

基于二维CP-GTD模型的全极化ISAR超分辨成像

针对全极化ISAR成像雷达体制,建立了能够精确描述雷达目标高频电磁极化散射机理的二维相干极化GTD(CP-GTD)模型,提出了基于二维CP-GTD模型的全极化ISAR超分辨成像方法,并在此基础上实现了全极化ISAR散射中心特征提取,从根本上解决了现有方法难以提取散射中心的相干极化信息的难题.与已有方法相比,二维CP-GTD方法的突出优点在于建立了更精确的散射模型,能够准确估计散射中心的相干散射矩阵;此外全极化信息的利用,使得它还具有超分辨成像效果更好、估计精度更高、计算效率更高等优点.通过对实验结果进行非相干性及相干性指标评估分析,验证了二维CP-GTD模型的优越性.     

宽带全极化雷达目标HRRP极化特征提取与优选

充分有效地利用全极化雷达目标HRRP极化信息是雷达目标特征提取领域一个热点问题.文中主要研究了宽带全极化雷达目标HRRP的三类极化特征的提取与优选:(1)将SAR领域常用的熵特征引入全极化HRRP中,分析了反映目标HRRP散射随机性的熵特征;(2)根据目标散射矩阵相似性参数理论,定义了目标HRRP与6种标准体散射矩阵相似性参数概率形式描述,并将其作为特征,这类特征反映了目标的物理结构特性;(3)提出了反映目标散射能量特性的Mueller矩阵相似性参数特征,并且证明了该参数特征的旋转不变性.这几类特征具有明确的物理意义.采用飞机目标多个姿态的实测数据进行了特征有效性验证和特征优选,并利用优选后的特征组成特征矢量对飞机目标识别,实验结果表明,提出的HRRP极化特征具有良好的稳健性和可分性.     

基于辐射散射一体化技术的低RCS贴片天线阵列设计

提出并设计了一种基于辐射散射一体化技术的4×4低RCS贴片天线阵列,该阵列由2种辐射特性相似、反射相位相差180°的天线单元组成。利用遗传算法优化得到散射场在各方向均匀分布的非周期阵列结构,有效减小了天线阵的峰值RCS。仿真结果表明:天线阵列的增益在16dBi以上;法线方向x极化波照射时,单站RCS减缩频带为8～15.9GHz,最大减缩量为17.1dB;y极化波照射时,单站RCS减缩频带为9.5～16GHz,最大减缩量为13.1dB。测试结果与仿真拟合较好。该阵列集超材料和贴片天线于一体,利用天线单元自身相位差有效降低了其RCS值,为降低天线阵列RCS提供了一种新的方法。     

冰晶中空气及多次散射效应对雷达探测的影响

雷达反射率因子受云中冰晶粒子空气含量以及多次散射效应的影响.首先利用Debye理论计算不同空气含量下冰晶粒子的等效介电常数,之后利用基于矩量法的FEKO软件计算了不同空气含量下的RCS,结果表明:后向散射能量会随空气含量的增大而减小.针对云中粒子多次散射对雷达探测的影响,首先利用FEKO软件研究六种相同的非球形粒子的RCS随间距的变化关系,结果表明:最小互散射值均大于不考虑多次散射效应时的RCS;为了研究粒子的空间位置对散射截面的影响,利用HFSS软件研究了两个球形粒子的散射情况,结果表明:RCS增大或减小与粒子间相对位置有关;最后利用FEKO软件计算了多个非球形粒子组成的粒子群时的互散射问题对雷达后向散射截面的影响,结果表明:多次散射效应的RCS结果小于不考虑互散射的结果,因此多次散射增大或者减少后向散射的能量主要取决于各个粒子散射回波的相位.     

随机调制单极化有源假目标的极化鉴别研究

以分时极化测量雷达为例，分析了随机转发的单极化有源假目标的极化特性；提取了目标和单极化有源假目标的一个稳健的特征量——散射矩阵的归一化行列式值；利用单极化有源假目标和雷达目标极化特性的差异，提出了一种基于散射矩阵互易性和归一化行列式值的真假目标极化鉴别方法.对典型雷达目标和单极化有源假目标的目标鉴别仿真实验表明，该方法可以有效鉴别单极化随机调制的有源假目标和单极化噪声干扰形成的假目标.     

基于极化不变量的谐波雷达导引头目标识别算法

为解决基于目标谐波散射系数的FFT识别算法无法有效识别目标全弹道谐波散射特性的问题,采用了基于极化不变量的目标识别算法.根据目标的半导体模型拟合出目标的谐波散射系数,用卡尔曼滤波器对谐波散射系数进行估计.将估计结果作为酉矩阵的对角元素,建立了目标谐波极化散射矩阵及与其对应的功率矩阵,通过就不同的目标进行谐波散射极化计算得到了仿真结果.结果表明,与基于目标谐波散射系数的FFT识别算法相比,目标谐波极化散射矩阵行列式的值及功率矩阵的迹能反映出目标的全弹道谐波散射特性,二者可以作为有效的目标识别特征量.      

宽带全极化雷达目标HRRP极化特征提取与优选

充分有效地利用全极化雷达目标HRRP极化信息是雷达目标特征提取领域一个热点问题．文中主要研究了宽带全极化雷达目标HRRP的三类极化特征的提取与优选：（1）将SAR领域常用的熵特征引入全极化HRRP中,分析了反映目标HRRP散射随机性的熵特征;（2）根据目标散射矩阵相似性参数理论,定义了目标HRRP与6种标准体散射矩阵相似性参数概率形式描述,并将其作为特征,这类特征反映了目标的物理结构特性;（3）提出了反映目标散射能量特性的Mueller矩阵相似性参数特征,并且证明了该参数特征的旋转不变性．这几类特征具有明确的物理意义．采用飞机目标多个姿态的实测数据进行了特征有效性验证和特征优选,并利用优选后的特征组成特征矢量对飞机目标识别,实验结果表明,提出的HRRP极化特征具有良好的稳健性和可分性．     

FE-BI分析等离子体覆盖导体方柱的宽带RCS

文章将有限元—边界积分法(FE-BI)与渐进波形估计技术(AWE)相结合应用到宽带电磁散射特性分析中.首先应用该理论计算导体方柱的宽带雷达散射界面(RCS)并与FE-BI逐点计算进行了比较,接着计算了导体表面覆盖不同密度、不同碰撞频率的等离子体的宽带RCS.计算结果表明,FE-BI结合AWE技术比有限元逐点计算省时,且...     

一种带有透波窗口的宽带RCS缩减超表面设计

超表面在调控电磁波的极化、幅值和相位等方面具有极大的优势。针对天线带外低散射的现实需求,通过复合极化旋转超表面和频率选择表面,调节极化旋转单元的响应厚度,实现了兼具高效极化旋转反射和同极化透波窗口的超表面设计。利用几何相位仅对交叉极化波有响应的特性,进一步通过棋盘阵列排布,在透波窗口的两侧实现低散射特性,其中透波带10.0~11.0 GHz插损低于1 dB;在4.5~7.5 GHz和12.0~17.0 GHz频带内实现低散射特性,RCS缩减接近10 dB。仿真和实验结果表明：文中所提出的超表面设计方法和架构具有宽带的RCS缩减特性和低插损透波特性,在隐身天线罩中具有潜在的应用价值。     

AWE应用于介质柱宽带RCS频率响应的快速计算

基于渐近波形估计（AWE）技术和矩量法（MON）快速预测任意形状、非均匀介质柱体的雷达散射截面积（RCS）的宽带频率响应。首先采用矩量法求解介质柱的电场积分方程,得到介质柱体内在某一给定频率入射波照射下化电流,然后利用AWE技术将任一频率入射波照射下的极化 给定频率附近展开成Taylor级数,通过Pade逼将Taylor级数转化为有理函数,由此可获得介质柱在任一频率入射波照射下的极化电流,进而计算出RCS.计算结果表明AWE基本能逼近MOM精确计算的曲线,同时在计算速度上可加快近10倍。     

基于微多普勒的雷达目标特征参数提取方法比较

从雷达探测到的众多目标中识别出真目标,进而进行有效的拦截是导弹防御系统中的关键技术。利用雷达获得的微多普勒效应进行真伪目标判定是目前较为先进的目标识别方法之一。选择弹道导弹的弹头目标建立其运动模型,通过对基于微多普勒的时频分析法、频谱与倒谱法、延时共轭法等三种常用方法对弹头目标的微多普勒特征参数提取的计算、仿真和分析,给出了各种方法的优缺点和适用范围。仿真结果表明:在散射点数目较少时,延时共轭法可以快速准确地估计目标的微动特性。     

基于多视角距离像的弹道目标三维微动特征提取

针对现有估计方法提取散射点类型单一以及工程实现较为困难的问题,提出了一种基于组网雷达的多视角距离像提取三维进动特征方法。利用雷达网中各雷达多视角观测弹道目标,提取目标的距离像序列信号,求得最强2散射点在雷达视线上的投影长度,提取目标投影长度随时间变化的关系,利用最小二乘估计对关系式中的参数进行估计。运用组网雷达的多视角特性,根据不同视线方向上不同进动角频率的投影分量,提取目标三维微动特征。计算机仿真验证了提取方法的可行性与有用性,估计效果达到预期目的。     

宽带雷达弹头目标遮挡效应建模与微多普勒仿真分析

微多普勒特征是弹道导弹目标识别的重要依据。高频雷达体制下，弹头目标与雷达的位置关系直接影响雷达回波生成及后续的微多普勒特征提取，因此必须考虑遮挡效应的影响。首先，使用3D-Max软件对锥体弹头进行几何建模，得到三维网格模型；其次，对于弹头顶点和尾翼散射点，在计算机图形学面消隐算法的基础上，采用平均法向量法进行遮挡判断，得到较为真实的目标仿真回波，对遮挡条件下的弹道目标回波建模与微动特征分析进行了初步探索。仿真结果表明，该方法可以完成弹头目标的遮挡效应建模。