数字电视外辐射源雷达多旋翼无人机微多普勒效应实验研究

该文论述了利用数字电视外辐射源雷达开展多旋翼无人机微多普勒效应实验的研究结果。首先建立了双基地外辐射源雷达无人机微动信号模型,接着简要阐述了微动信号提取的相关关键技术,最后重点介绍了实验开展情况,包括实验场景配置、无人机微多普勒效应实验典型结果与分析。实验结果与无人机运动参数的理论分析相符合,证实了利用数字电视外辐射源雷达实现多旋翼无人机微多普勒效应探测的技术可行性。      

外辐射源雷达直升机旋翼参数估计方法

外辐射源雷达是一种基于第三方非合作照射源的新体制雷达系统,在微多普勒效应目标分类和识别方面具有独特的优势,而其特点也决定了微多普勒效应参数估计方法需要具有良好的抗噪性能且计算量要小。针对上述问题,该文依据外辐射源雷达直升机旋翼微动信号模型,提出了利用时频域中回波闪烁特征进行直升机旋翼参数估计的新思路。通过对时频图中正负频率轴数据的幅值分别进行累加,提取出回波闪烁参数,同时,依据微动信号内在特性构建字典矩阵,利用正交匹配追踪算法实现了叶片长度、叶片数量、旋翼转速等参数的估计,相比常规Hough变换参数估计方法,该文方法更准确,更迅速。仿真和实测证明了该文方法的有效性。      

外辐射源雷达目标旋转部件微动参数估计

大多数飞机目标具有旋转部件, 对其微动参数进行估计可为雷达目标分类识别提供重要信息.外辐射源雷达因其体制上的特点, 在微多普勒效应探测及其利用等方面具有独特优势.文中结合压缩感知理论提出了一种目标旋转部件微动参数估计新方法, 该方法基于微多普勒信号内在特性来构造字典矩阵, 将常规的微动参数估计问题转化为稀疏信号恢复问题.仿真与实测数据处理结果验证了所提方法的有效性和鲁棒性.     

基于时频集中度指标的多旋翼无人机微动特征参数估计方法

无人机旋翼转动产生的微多普勒调制能够反映此类目标的微动特性,准确估计无人机旋翼长度、转动频率对于无人机的检测与识别具有重要意义。该文针对调频连续波体制雷达,提出一种基于时频集中度指标(CTF)的多旋翼无人机微动特征参数估计方法,推导了无人机旋翼微动特征参数与微多普勒分量信号参数之间的映射关系,在时频旋转域基于时频集中度指标,提高了各微动分量的区分度,相比于传统方法,提高了多分量微多普勒信号的参数估计精度,在低信噪比环境下也具有很好的鲁棒性。通过仿真和实际场景实验验证了方法的有效性。     

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...     

基于微多普勒特征的外辐射源雷达目标识别方法

根据微多普勒特征可为目标识别提供重要参数,外辐射源雷达在微动参数提取上具有独到优势。根据目标旋转部件的周期性转动对电磁波产生的调制特性,建立了外辐射源雷达直升机旋转叶片的回波信号数学模型;用联合时频分析方法提取出包含稳定目标结构信息的微多普勒特征;最后,用主成分分析方法(PCA)对提取的特征进行降维,并采用k近邻(KNN)分类器进行目标分类识别。仿真数据和实测数据的计算结果表明该方法具有很好的识别效果。     

飞鸟与旋翼无人机雷达微多普勒测量实验研究

针对飞鸟和旋翼无人机目标识别的迫切需求,开展微多普勒测量实验研究. 首先对飞鸟翅膀扑翼运动、无人机目标主体运动和旋翼转动进行建模分析与参数化表征,从雷达动目标回波中提取多普勒频移信息;然后利用短时傅里叶变换转换为时频图,对目标微多普勒特征进行精细化描述,并从雷达参数、目标类型、观测条件等多个角度重点分析了微动特征的影响因素;最后利用K波段线性调频连续波雷达开展飞鸟和两款典型旋翼无人机（“御MAVIC Air 2”和“悟Inspire 2”）微动测量实验,对微动参数进行估计,验证了理论模型的正确性. 实测数据分析表明:目标旋翼叶片长度越大、转速越高,微多普勒频率越大;叶片数目增多导致微动特征重叠;雷达观测角度、调制周期以及时频分析的时间窗长均会对微动特性产生重要影响.     

一种变步长的微动目标参数高精度提取方法

针对窄带雷达旋翼微动特征参数提取问题,研究了一种变步长的微动目标参数高精度提取方法。首先提取出脉压后旋翼目标所在距离单元内的回波,通过时频分析和骨架提取,对旋翼最大瞬时微多普勒频率进行估计;然后利用最大瞬时微多普勒频率等先验信息,对转速搜索矩阵进行降维处理,将微动目标尺寸参数和转速参数的二维联合估计转化为独立估计,并采用变步长搜索过程实现参数的精确估计;最后,通过能量积累的方法估计出旋翼转速,再进一步提取出目标的尺寸信息。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

太赫兹雷达直升机旋翼目标微动特性研究

直升机旋翼微动形成的微多普勒特征对于战场环境下直升机目标探测识别具有重要意义,掌握直升机旋翼的微动特性是雷达目标辨识的前提。太赫兹雷达波长短,多普勒效应显著,迫切需要掌握太赫兹频段旋翼目标微动特性。首先对偶数叶片和奇数叶片的螺旋桨目标进行建模,分别使用微波波段(3 GHz)与太赫兹波段(120 GHz,220 GHz)雷达对目标进行仿真分析,并从目标的回波信号特征出发提取多普勒频移信息,利用短时傅里叶变换进行时频分析,对比分析目标与雷达参数对其多普勒效应的影响及调制关系。仿真结果表明：在转速、视角以及直升机叶片长度均相同的情况下,太赫兹频段下的微多普勒效应比微波频段显著增强,多普勒曲线也更加清晰,叶片细节更加丰富。应用太赫兹雷达提取微多普勒信息能够为直升机目标识别提供重要特征。     

低信噪比情况下的微多普勒特征提取方法

如何在低信噪比条件下进行微多普勒目标特征提取一直是微弱信号雷达检测的难点问题,文中从增强信号的角度出发,在信号不失真条件下,研究了多重自相关函数与信号强度的关系,提出了基于多重自相关函数与短时傅里叶变换联合的微多普勒目标特征提取方法,实现了在低信噪比条件下微多普勒目标特征的提取。文中通过建立旋翼回波信号,并在信噪比为-5d B的情况下,利用所提出的方法进行微多普勒特征提取,仿真结果表明该方法可以在低信噪比条件下有效提取出目标微多普勒特征。