基于窄带微多普勒调制的锥体目标参数估计

当雷达对锥体目标发射窄带信号时,进动调制会使回波中包含的散射中心瞬时频率发生周期性变化,这种变化可以反映出目标几何尺寸与结构特性,针对此该文提出一种基于窄带微多普勒调制的空间锥体目标参数估计方法。首先对目标散射特性进行分析,推导进动引起的目标散射中心瞬时频率变化公式;然后利用时变自回归模型估计散射中心瞬时频率,并对估计结果进行重新关联以消除其中出现的关联错误;最后根据锥顶和锥底散射中心瞬时频率变化性质,结合目标弹道估计得到目标几何尺寸参数及微动参数。基于电磁计算数据的实验结果验证了该文所提方法的有效性和精确性。     

基于微多普勒特征的目标微动参数估计

本文首先建立了锥体目标微动模型,分析了其微多普勒特征,从理论上预测了多普勒谱宽与微动参数和目标几何参数的线性关系,然后由目标雷达回波模型,利用数值解的方法验证了多普勒谱宽与微动参数的线性关系,由此提出了一种新的锥体目标雷达特征提取和参数估计的方法.最后使用软件对目标进行电磁散射建模,并利用静态建模数据完成准动态的建模,使用仿真数据估计微动和目标几何参数,最后通过仿真结果证明本文提出的方法的效果.     

基于局部散射中心的近、远场微动回波时频分布特性的解析表达

微多普勒效应是由目标(或其部件)的转动、振动、进动等微动引起的频率调制现象,能够反映目标的几何结构和运动状态。该文全面分析了近、远场探测条件下目标扇叶转动引起的微动回波的时频分布特性。首先建立了近、远场雷达微动回波模型。然后从远场微动回波模型中推导其瞬时频率表达式,结果表明远场微动回波的时频图中包含由叶尖散射点、叶彀散射点和镜面反射点引入的正弦型flash、零频flash和矩形flash。最后,在近场条件下,直接推导得到上述3类局部散射点的瞬时频率表达式,表明近场微动回波时频图呈现类正弦型flash,零频flash和部分余弦型flash的组合。该文还从积分运算性质和电磁散射理论两方面解释了上述flash的形成机理,揭示了它们与扇叶数目、尺寸、转速等参数之间的关系。该文结果将有助于目标精细化建模、分类识别等应用。仿真和实测数据结果均证明了分析结果的正确性。     

微动目标OFDM雷达回波调制机理分析

 微动目标对雷达回波产生调制,不同的信号形式调制效应也不同.正交频分复用(OFDM)雷达信号同时具有宽带距离分辨和窄带多普勒分辨能力,能更全面深入地揭示微动的调制效应.本文在建立微动散射点目标OFDM雷达回波模型的基础上,从高分辨距离像和微多普勒两个方面推导了微动对OFDM雷达回波的调制机理,并分析了调制效应与雷达参数、微动参数之间的关系,指出OFDM雷达信号结合了线性调频信号与脉冲多普勒雷达信号在微动分析方面的优势,为微动特征提取与目标识别提供了更有利的条件.仿真试验和暗室测量数据分析验证了结论的合理性.     

基于参数化时频分析的进动锥裙目标瞬时微多普勒频率提取方法

微动目标散射点的微多普勒对目标运动、结构参数的估计具有重要意义。该文针对表面光滑的锥裙目标,首先依据进动锥裙目标的等效散射点模型,推导出散射点的理论微多普勒曲线表达式。结合进动调制的锥裙目标微多普勒曲线为多阶正弦级数叠加的先验信息,提出一种基于参数化时频分析的进动锥裙目标微多普勒曲线提取方法。针对多分量信号组成的锥裙目标回波,该方法利用相干信号单距离多普勒干涉(CSRDI)方法估计锥旋频率,进而利用参数化时频分析估计散射点的微多普勒曲线,之后利用带阻滤波器分离估计得到的散射点回波信号。基于电磁仿真数据验证了所提方法的有效性。     

基于微多普勒特征的空间锥体目标识别

空间锥体目标在大气层外飞行过程中存在不同的微动,目标的微动为进动,诱饵的微动为摆动或自旋.根据真假目标的微动差异,提出了低分辨雷达的目标识别方法.在多散射中心信号模型下分析了真假目标的微多普勒特性,指出目标回波信号微多普勒谱与其进动参数密切相关,而诱饵回波信号微多普勒谱与其摆动＼自旋频率密切相关.应用低分辨雷达多次回波...     

涡旋电磁波及其在雷达中应用研究进展

涡旋电磁波因携带有轨道角动量信息,相比于传统电磁波有着更高维度的信息调制自由度,在雷达目标检测和成像领域具有很大的应用潜力.本文首先介绍了涡旋电磁波基本概念和线极化条件下的辐射场分布特点.然后给出利用涡旋电磁波进行雷达目标成像和旋转目标检测的工作原理,分析总结了其相对于传统雷达探测技术展现出来的性能优势.接着综述了电磁涡旋成像和旋转多普勒检测的发展历程与研究现状,特别地,面向雷达目标探测需求对涡旋电磁波产生技术进行较为全面的总结和概括.最后,展望涡旋电磁波在雷达中应用的发展前景,指出未来发展中的若干关键科学问题.     

基于窄带雷达组网的空间锥体目标特征提取方法

进动引发的微多普勒调制可作为空间锥体目标识别的重要依据,针对此该文提出一种基于窄带雷达组网的进动锥体目标特征提取方法。该文首先根据目标散射特性推导了进动引发的散射点理论瞬时频率变化,并根据频谱熵实现了多个雷达视角观测下的散射点瞬时频率变化的匹配;然后依据不同视角下锥顶与锥底散射点瞬时频率变化关系,提出一种目标进动与尺寸特征联合提取的新方法,实现了目标高度、底面半径、质心位置、进动角等参数的高精度估计。基于电磁计算数据的实验结果验证了该文所提方法的有效性和精确性。     

基于动态字典的卡车目标微动参数估计方法

车轮旋转产生的微多普勒是轮式车辆独特的特征.卡车类目标微动参数提取,可为地面车辆目标的分类识别提供重要依据.（1）对窄带雷达信号下的卡车目标进行回波建模,推导了车身非旋转散射点多普勒和轮毂旋转散射点微多普勒的数学表达式;（2）利用旋转点的微动参数构造相应的字典库进行匹配分解,建立了噪声条件下微动参数提取的凸优化模型;（3）针对采用过完备字典方法进行参数提取时,维数过大带来的计算和存储负担问题,进一步推导出关于微动参数集的凸函数,构造出更小规模的动态字典,通过对字典的动态调整和最小二乘准则下的迭代逼近,较快实现了卡车目标微动参数的准确估计;（4）仿真验证了方法的有效性和稳健性.     

基于微多普勒的圆锥弹头进动与结构参数估计

微动特征是弹道中段目标雷达识别的有效特征之一。该文首先推导了圆锥弹头的锥顶散射中心和锥底平面上两个滑动散射中心的微多普勒表达式,与由几何绕射理论得到微多普勒时频曲线进行对比,发现锥顶散射中心的微多普勒时频曲线有细小差异,其他两个散射中心的很吻合。通过分析这3个表达式发现3个散射中心的微多普勒具有3种相关性。针对这3种相关性论文提出了在不同入射角下提取微多普勒时频曲线的离散点进行进动和结构参数估计的方法,并进行了仿真实验提取了进动和结构6个参数,且估计效果较好。     

基于角多普勒效应的自旋目标微动特征提取

携带有轨道角动量(OAM)的涡旋电磁(EM)波在雷达应用领域已经受到了广泛关注,利用涡旋电磁波,不仅可以观测到目标的线多普勒频移,还能够获取角多普勒频移信息。基于角多普勒效应,涡旋电磁波雷达具有检测垂直于径向运动分量的能力,可以实现对自旋目标微动特征的提取。首先,该文建立直角坐标系下角多普勒频移的参数化模型,给出了涡旋电磁波雷达、目标运动参数与角多普勒频移之间的定量关系描述。其次,当目标自旋轨迹垂直雷达视线(LOS)方向时,对获取的角多普勒频移信息进行分析,并提取了自旋目标微动特征。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性和分析的准确性。     

涡旋微波量子雷达

电磁波轨道角动量(OAM)量子态指构成电磁波的每个电磁波量子均具有OAM,是涡旋电磁波的重要形态之一。在微波波段,这种电磁波量子称为“涡旋微波量子”。涡旋微波量子与传统平面波微波量子具有不同的物理特性,针对传统吸波材料具有强反射系数,造成雷达散射截面积(RCS)增加,并提升目标回波的接收信号功率和检测概率,是对抗基于吸波材料的隐身目标之利器。该文提出了基于OAM量子态的涡旋微波量子雷达,给出了基本物理架构和数学模型,借助量子电动力学(QED)从理论上分析了涡旋微波量子的高回波功率特性,并通过实验验证了理论分析的正确性。在收发端均采用相同极化方式下,与传统平面波雷达相比实验中回波功率提高约9 dB。同时,配合典型雷达工作参数进行了仿真,明确了涡旋微波量子雷达在接收功率和检测概率等性能指标上的提升,进一步展现了涡旋微波量子针对吸波材料的反隐身能力。      

涡旋电磁波雷达成像分辨力研究

相位波前受轨道角动量调制的涡旋电磁波,在雷达前视成像领域得到广泛关注和研究。基于涡旋电磁波雷达成像原理和方法,该文重点对方位分辨力展开研究。首先,分析了贝塞尔幅度项对方位分辨性能的影响,结果表明,在贝塞尔幅度窗影响下,涡旋电磁波雷达方位分辨性能由有效OAM模态范围决定。其次,提出了一种有效OAM模态范围计算方法,并分别对方位角分辨率、空间分辨率以及超实孔径雷达分辨率进行了表征。最后,仿真分析了方位基本分辨性能随不同影响因素的变化规律,改变波长孔径比、成像俯仰角,能增大有效OAM模态范围,提升方位分辨性能。拟合得到了有效OAM模态范围、超实孔径雷达分辨率关于波长孔径比和成像俯仰角的近似表达式,为涡旋电磁波雷达参数设计与优化提供参考。      

基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法

雷达回波中的微多普勒效应能够反映目标的几何结构和运动特性,作为目标独一无二的特征,能够用来实现对目标类别和属性的判断。波长的优势使激光雷达相对于微波雷达具备更好的微多普勒探测精度。针对空中飞机目标(直升机、螺旋桨飞机)回波中微多普勒调制能量较弱,易被噪声污染的问题,提一种基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法,首先利用PCA对回波信号进行噪声抑制,然后利用CLEAN算法将回波中的机身分量和微动分量区分开,进而提取反映不同目标微动差异的三维特征进行目标分类,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法能够获得较好的分类性能,同时在低信噪比条件下能够获得较好的噪声抑制性能。     

天发船收高频雷达海面目标回波建模

天发船收高频雷达系统中,由于电离层随机扰动和接收船六维摆动运动影响,目标回波空时谱发生展宽和形变,严重影响雷达探测性能。本文对天发船收高频雷达海面目标回波建模问题开展研究,首先分析了动态空间几何关系变化下目标回波的多普勒频移特性,建立了理想条件下的空时目标回波模型;在此基础上,引入电离层不规则体和六维摆动空时相位扰动影响,分别构建电离层随机扰动相位仿真器和六维摆动扰动相位模型,进而建立了天发船收高频雷达扰动目标空时回波模型,实验数据验证了模型的有效性。      

多视角微多普勒融合的进动目标特征提取

微动特征是弹道目标识别的重要特征之一。针对锥体目标模型,提出了一种基于多视角窄带雷达网的微动参数提取方法。在详细分析锥体目标等效散射中心微多普勒变化规律的基础上,利用各散射中心之间的微多普勒相关性,结合频率补偿的方法,实现了回波多普勒谱中各散射中心对应的微多普勒曲线的匹配识别。在此基础上,构建多视角联合方程组,提取出锥体目标的进动角、底面半径、锥体高度等参数。仿真结果证明了该方法的有效性与适应性。      

动目标检测与速度估计仿真研究

介绍了雷达信号处理技术中的脉冲压缩、动目标检测、脉冲多普勒处理和恒虚警检测技术,并对雷达发射波形、目标回波、动目标检测进行了Matlab仿真。对脉冲回波信号进行脉冲压缩与动目标显示得到动目标脉压信号。利用动目标显示和脉冲多普勒处理实现脉压信号的动目标检测,并得到脉冲多普勒数据块。在数据块的距离维上进行恒虚警检测,检测动目标的距离,然后提取对应距离门的多普勒数据,检测动目标的速度。通过仿真建立了雷达信号处理的基本框架,为雷达系统建模及其仿真的深入研究提供了仿真支持。     

涡旋电磁波旋转多普勒效应研究进展

依据多普勒效应,传统雷达可以实现对运动目标探测,但是在对旋转目标的角向运动趋势感知存在检测盲区。涡旋电磁波的旋转多普勒效应的发现,因有助于解决直视下的旋转目标的角向运动趋势感知问题,引起了国内外研究人员的广泛关注。该文主要介绍了近年来涡旋电磁波旋转多普勒效应的研究进展,特别是微波波段的相关研究成果,包括目标在准轴和非准轴状况下的旋转多普勒效应研究,复杂运动条件下的径向多普勒、微多普勒和旋转多普勒效应的解耦合研究,以及旋转多普勒效应在雷达成像和测速中的应用研究。同时,该文也对该领域亟待解决的问题进行了总结分析,并对未来的研究方向及相关应用进行了展望。      

一种改进的车载雷达多目标检测方法

针对传统的线性调频连续波(FMCW)雷达在多目标检测中存在距离速度耦合的缺陷,[JP]提出了一种FMCW+CW的改进方法,利用CW回波多普勒频率估算出的速度来剔除雷达多目标检测中存在的虚假目标,有效地解决了从多目标中检测真实目标的问题,并能估算出目标的速度和距离信息。计算机模拟仿真的结果证明了理论分析的正确性和新方法的有效性。