一种宽带雷达相干检测的新方法

宽带雷达目标回波表现为多散射点子回波的合成,各子回波幅度、频率、相位具有一定的随机性,造成一个重复周期内各子回波信号能量难以有效积累,严重影响宽带雷达目标检测性能.针对此问题,提出利用RELAX算法实现宽带雷达目标多散射点子回波精确分离,对各子回波幅度相加实现多散射点回波能量相参积累,提高输出信噪比,从而增强宽带雷达的目标检测性能.仿真及实测数据处理结果表明所提出的方法应用于宽带雷达重复周期内多散射点回波能量相参积累是有效的.     

基于机载窄带雷达的舰船目标多普勒特性分析

针对机载窄带雷达探测海面非合作舰船目标识别能力不足问题,首先建立了舰船横滚、俯仰和偏航三维微动下舰船运动方程,在此基础上建立了窄带雷达探测舰船的回波信号模型,分析了回波信号多普勒频率成分及其特征。理论分析结果表明,舰船三维微动会导致雷达回波信号的多普勒频率相对无微动情况下出现频谱展宽;并且不同位置的散射点具有不同的时频变化曲线;在短时间内,各散射点微多普勒时频曲线以类似LFM形式的线性关系变化,在较长时间内以类似正弦信号形式周期性变化,其周期与横滚角变化周期相同。     

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。     

一种舰船目标SAR回波的快速仿真方法

为满足合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在海洋遥感的应用需求,提出一种舰船目标SAR成像的快速仿真方法。对成像场景中重点关注的目标进行精确电磁建模,并利用"四路径"模型计算目标与海面的复合散射回波,对海面背景采用散射面元法计算回波;将舰船复合散射回波与海面回波进行合成得到总的SAR回波,利用聚束SAR成像处理方法获得SAR图像。结果表明:该算法避免了对整个成像区域进行复杂的电磁仿真,能够有效降低对海面大场景的电磁计算效率。由于在目标区域采用高频电磁算法,保留了目标的电磁散射的精细结构,为精确模拟SAR回波提供了一种准确而高效的仿真算法。     

用反卷积法获得雷达目标回波波形特征

本文探讨了高、低分辨力两类雷达视频回波与目标散射特性的关系,提出了适用于低分辨力雷达目标识别的回波卷积模型;利用微波暗室测量与数字仿真得到低分辨力雷达视频回波波形,并采用投影迭代反卷积算法,获得目标散射中心特征波形,这些波形在提取目标特征及识别方面优于原始视频回波,从而验证本文模型及算法的可行性。     

基于状态空间模型的雷达目标一维散射中心参数估计

复杂雷达目标回波可看成是多散射中心回波的合成。首先建立了雷达目标回波的状态空间模型,然后利用超分辨方法估计一维散射中心的参数。在此基础上提出了一种基于状态空间的散射点数估计方法,该方法能够嵌入状态空间分析方法中,在进行超分辨分析的同时获取目标散射点数的精确估计,最后利用经典雷达回波模型对该方法进行了仿真实验验证。仿真结果表明,该方法能有效地提取一维散射中心参数并估计出散射点数,且具有良好的抗噪性。     

基于高分辨雷达的运动目标参数估计方法研究

根据运动目标的频域回波的特点，深入研究了一种具有多项式相位结构的运动目标回波仿真模型，并提出了基于该模型的多特征参数提取方法。该方法基于匹配傅立叶变换理论，依据频域雷达目标回波特征构造匹配函数，对目标回波数据进行匹配傅立叶变换，变换结果的主瓣坐标反映了目标散射点的距离及速度信息。大量的仿真实验结果证明，该方法十分有利于进行运动目标的特征提取。根据对仿真结果的分析，进一步给出了改进算法，使得在较低信噪比情况下也能够有效的检测出目标上的散射点的距离与速度参数。     

基于舰船雷达散射特性的对消隐身仿真研究

提出了基于舰船强散射场减缩的有源对消方法.用多层快速多级子算法(MLFMA)分析了舰船的散射特性并对数据作平滑处理,直接从散射场中提取强散射源点的幅值、相位和极化信息,避免了估计散射中心的误差.分析了空间电磁信号的干涉特性,通过对消信号同回波信号在半空间的相干抵消实现了舰船隐身.仿真表明:对消后向散射场可以有效地降低单站雷达对舰船的探测能力,对消其它方向峰值散射场可以有效地降低舰船的总散射场.所提方法可为舰船有源对消隐身的工程实现提供重要的参考.     

时变海面舰船目标动态雷达特征信号模型

提出了一种时变海面舰船目标动态雷达特征信号的仿真方法。建立了海面舰船目标雷达回波多径效应模型、二维动态粗糙海面的时变复反射系数模型和动态海面舰船运动的水动力模型,并同目标电磁散射计算的高频方法相结合,形成了时变海面舰船目标动态雷达特征信号仿真模型。利用海面浮球的测量数据对模型进行了验证,并对典型舰船目标的动态雷达特征信号进行了仿真和分析。     

海上舰船目标HRRP特性仿真

系统地介绍了海上舰船目标高频仿真及雷达成像的完整解决方案。对海上舰船进行高精度三维几何建模,采用步进频率信号雷达波照射,基于物理光学(physical optics, PO)双次反弹的高频方法结合增量长度绕射系数(incremental length diffraction coefficients, ILDC)理论计算了复合目标的宽带后向散射场。在频域对回波数据作离散傅里叶逆变换,得到宽带信号的时域响应,从而得到高分辨率距离像(high resolution range profiles, HRRP)和二维聚束合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像。在给出的算例中,借助射线理论分析了海上舰船目标的距离像特性及其成像机理,验证了仿真结果的准确性和有效性。     

基于极化合成孔径雷达的舰船检测方法

特征提取是极化合成孔径雷达图像处理的一个重要问题,也是海上目标检测的关键。相似性参数和极化熵可以表征目标的电磁散射特性。为了增强目标与背景的对比,提出了一种基于特征融合的新参数。这种参数可表达区域的差异性,处理后目标与背景的对比更加明显。研究了该参量在海杂波区域的分布模型,进而提出了一种新的海上船只检测方法,该方法可用于多视情况下的舰船检测。最后用机载合成孔径雷达(airborne synthetic aperture radar, AirSAR) 数据验证了该方法的有效性。     

空间目标动态电磁测量数据仿真方法研究

空间目标由于高速运动和微运动在电磁波上的调制效应,其动态实测的雷达散射截面(radar cross section,RCS)和高分辨一维距离像(high resolution range profile,HRRP)与暗室测量或电磁计算数据存在较大的差异。针对空间目标外场动态测量数据难以获取的难题,提出了用目标静态数据生成动态RCS和一维距离像数据的方法。该方法首先确定目标的轨道和雷达的布站坐标及工作模式,而后计算目标在雷达观测视线(line of sight,LOS)方向上的姿态和运动参数,最后根据空间目标高速运动、自旋、进动等在电磁波上调制的数学模型生成动态测量数据。给出了该方法的具体步骤,仿真实验证明了方法的有效性。     

基于Faster R-CNN的电子海图和雷达图像的数据融合

船载导航雷达和电子海图(electronic navigational chart, ENC)是船舶重要的导航仪器,雷达图像和ENC图像的融合能够给出更加丰富的航行和避碰信息。为此,提出了一种基于深度学习理论的提取雷达图像中鲁棒特征的数据融合算法,实现了ENC和雷达图像较高层次的数据融合。首先,利用深度学习算法对雷达图像进行目标检测,识别船舶雷达的特征目标。其次,对检测到的特征区域执行图像处理,并确定用于ENC和船舶雷达图像配准的参考点。最后,根据参考点进行仿射变换,实现融合算法。利用连续时间段的狭窄水域中的真实船舶雷达图像数据对融合算法进行验证,结果显示船舶雷达图像和ENC的海岸线边缘信息匹配良好且满足实时性要求。该算法与简单的像素级图像融合算法相比鲁棒性更强,实现了ENC与雷达图像的特征级融合。     

一种探测低飞目标的PD雷达仿真系统

针对相参体制的脉冲雷达波形, 在综合考虑雷达平台及低飞目标运动规律的基础上,采用半空间物理光学结合图形电磁学,快速准确地计算了半空间低飞复杂目标的雷达散射截面,并按照真实地形的地形高程数据和地形地物特征,生成地杂波模拟数据。最后,采用频域信号处理方法对包含目标和杂波信息的雷达回波信号进行研究,实现对目标探测、测速、测距的功能。给出了仿真系统的总体架构和各模块的功能原理,并用仿真实例进行验证。     

复杂环境影响下三维雷达作用范围表现

地形、海洋、气象等环境影响下雷达电磁信息的三维表现是未来数字化战场不可回避的问题.在建立大气吸收系数、大气折射率以及地表等环境因素的数字模型基础上,利用高级传播模型、大气吸收衰减模型计算平面内雷达波的传播衰减,根据雷达和目标的相关参数获取平面内雷达作用范围,提出虚拟3D策略来构造三维的雷达作用范围.将典型雷达嵌入到数字战场环境的实验表明,该方法能及时准确形象地展示复杂环境影响下雷达的三维作用范围,允许交互调整雷达和目标参数,从而为用户决策和规划提供支持.     

复杂场景散射中心模型化与雷达成像应用

在复杂场景中, 目标与环境之间的耦合散射会造成雷达图像特征的干扰, 这一问题给雷达目标自动识别与跟踪技术带来了困难, 成为雷达、电磁领域持续关注的热点研究问题。目前, 使用传统的电磁数值计算方法对复杂场景散射问题进行仿真, 所需计算资源巨大, 耗时很长, 而且多限于针对单一类型复合目标, 难以满足实际工程应用需求。针对此问题,提出了复杂场景散射中心模型化的方法, 集成散射中心模型、物理光学法、积分方程法、四路径模型、射线追踪等方法为一体, 实现了复杂场景、群目标雷达成像快速仿真。本文给出了三种有代表性的复杂场景的逆合成孔径雷达成像仿真结果, 验证了本文方法的可行性及泛用性。     

基于几何散列法的ISAR像自动目标识别

逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）像不同于一般光学像,通常表现为随视角变化的稀疏散射中心分布,且存在干扰或遮挡现象,这使ISAR目标识别存在很多困难。针对上述问题,提出一种基于几何散列法的ISAR像识别方法。首先获取能反映目标结构信息的特征点;然后利用特征点之间的几何关系构造仿射坐标,获取目标的仿射不变量,以解决目标成像视角变化引起的图像平移、旋转和尺度变化等问题;最后针对姿态敏感性、干扰或遮挡导致的散射点位置和强度的变化问题,采用具有良好的抗干扰和局部识别性能的几何散列法来完成识别。仿真实验表明,该方法能够有效区分不同结构的目标,且对干扰或遮挡现象具有良好的局部识别性能。     

Support vector regression model for complex target RCS predicting

The electromagnetic scattering computation has developed rapidly for many years; some computing problems for complex and coated targets cannot be solved by using the existing theory and computing models. A computing model based on data is established for making up the insufficiency of theoretic models. Based on the "support vector regression method", which is formulated on the principle of minimizing a structural risk, a data model to predicate the unknown radar cross section of some appointed targets is given. Comparison between the actual data and the results of this predicting model based on support vector regression method proved that the support vector regression method is workable and with a comparative precision.     

一种联合极化的距离瞬时多普勒ISAR成像方法

在传统的逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,基于Clean技术的距离瞬时多普勒ISAR成像能够有效地提取散射点中心,因此得到了广泛应用。相比于传统ISAR,极化逆合成孔径雷达(polarimetric inverse synthetic aperture radar, Pol ISAR)能够提供更丰富的信息。本文研究了一种联合极化的距离瞬时多普勒ISAR成像技术,该方法能够对多个极化通道进行联合距离瞬时多普勒成像处理,更准确地提取强散射点信息,减少目标数据量,使各极化通道信息得到有效的融合,同时也能进一步减弱噪声的影响,避免大量虚假点的产生。仿真数据验证了本文方法的有效性。