SAR导引头中制导地面场景RCS计算

针对SAR导引头中段匹配制导中地面场景RCS的计算,综合了现有利用数字高程图(DEM)的SAR图像模拟方法,归纳了SAR导引头中制导地面场景RCS系统的计算步骤和实现方法.该方法首先得到数字高程图数据,再利用分形插值和小平面单元模型对数字高程图数据进行处理,然后结合RCS经验模型计算出地面场景的RCS.该方法步骤详尽、流程清晰,直接适合计算机仿真.针对文中归纳的RCS系统的实现方法,结合地面场景RCS仿真流程,进行了仿真实验,实验结果验证了该方法的有效性,实用性.进而为SAR导引头的目标回波模拟提供了一定的理论依据.     

星载SAR自然地面场景仿真方法研究

本文对星载SAR图象仿真方法进行了深入地研究,基于分形理论、小面单元模型和陆地杂波散射特性模型提出了一种仿真自然地面场景星载SAR图象的实现方法.根据实地勘测的DEM数据进行计算机仿真,实验结果表明:利用本文方法仿真的星载SAR图象逼真地反映了自然地面场景的随机起伏特性和雷达图象特有的几何畸变现象,能够对星载SAR系统方案设计进行验证,对实现SAR卫星总体方案的优化设计具有重要意义.     

一种地面雷达数据估计星载SAR阵元间距方法

对星载合成孔径雷达(SAR)卫星结构精细估计是空间态势感知的主要内容，阵元间距的估计更是关注的重点。针对星载SAR相控阵体制微带天线阵元间距估计问题，推导了利用雷达RCS数据进行阵元间距估计的公式，仿真了间距对RCS“环状”形状的影响，并通过电磁仿真和实测数据进行验证。开展了平面倾斜和阵列倾斜两种模型的数据比对分析，确定了两种模型对RCS的影响。采用S频段和X频段雷达实测数据，通过姿态转换实现了阵元间距的厘米级估计。数据分析表明，在多航迹下的估计精度误差小于5%,提高了空间态势感知能力。     

InSAR地面场景仿真方法研究

本文利用随机分形理论、小平面单元模型以及地面杂乱回波模型针对自然地表场景提出了一种InSAR系统地面场景仿真方法.根据实地勘测的Alps山脉DEM数据进行仿真,理论分析和仿真结果表明该仿真算法能够更加有效地重构不同地表的DEM数据以及仿真得到不同系统参数下的干涉SAR数据,为干涉数据处理算法提供具有先验知识的数据源,并对InSAR系统设计方案的优化设计具有重要的意义.     

星载双站SAR地面场景回波仿真

双站SAR回波仿真利用小面单元模型和Kirchhoff双站后向散射模型,给出了地面场景后向散射系数的计算方法;为了保证双站SAR精确的相位信息,在时域中模拟双站SAR回波。根据实际的DEM数据进行了计算机仿真,对仿真数据进行成像和干涉处理,结果表明,该方法能够逼真地模拟地面场景的双站散射特性和相位信息。     

基于CSG模型的SAR城区回波模拟

对城区的SAR回波仿真是一个比较困难的问题.在城区场景的SAR图像中,地面一墙壁结构、屋顶、屋脊、屋檐、地面是SAR图像中重要的散射源.利用构造几何模型对城区建筑进行几何建模,将场景分解为大量三维立体网格,计算网格内主要散射源的散射系数.利用网格位置及其散射系数,在SAR空间几何关系下仿真了城区场景回波.成像结果表明该方法的有效性.     

星载SAR双程信道建模与仿真实现

目前卫星移动通信的信道研究主要集中在星-地单程链路对无线电波传播的影响,而在星载SAR回波信号的无线传播环境中,信号需要经过星-地和地-星的双程传播,2次穿越大气层,且要经过地面目标的反射。因此,有必要针对星载SAR的这个特点,建立星载SAR的信道模型,为回波信号的模拟提供参考。在经典的卫星移动通信信道模型C.Loo模型的基础上,考虑星-地和地-星链路损耗及地面后向散射系数,推导了星载SAR星-地-星双程链路的理论信道模型,并利用正弦和方法设计了与理论模型相对应的仿真模型,通过仿真验证了理论模型和仿真模型的一致性。     

星载SAR应答式欺骗干扰研究

本文从星载SAR(Synthetic Aperture Radar)的应答式欺骗干扰方法入手，在研究应答欺骗式干扰原理的基础上，建立了SAR地面目标回波模型。通过分析回波多普勒频移和调频速率，计算出应答干扰机所需的合成假目标数据，从而得到了相应的干扰信号。     

星载多基线InSAR理想相位图的快速仿真方法

针对星载多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)系统,该文研究并提出了基于数字高程模型(DEM)数据、卫星轨道和基线信息的干涉相位的快速仿真方法。利用前向地理编码进行星载InSAR几何约束下的DEM模型匹配,完成多基线InSAR干涉相位生成,并通过多项式近似和混合迭代实现对模型匹配过程的优化。理论分析和仿真实验表明,该方法在显著提高计算效率的同时,保持了较高的相位生成精度,并且对复杂DEM模型有很好的迭代收敛性,适于实现对大场景复杂地形的星载多基线干涉相位快速仿真。     

星载SAR地基侦察信号建模与仿真

对星载合成孔径雷达（SAR）的侦察可以为合成孔径雷达电子战提供有力的支援。在地基侦收站跟踪侦察星载SAR的背景下,建立了星载SAR地基侦察信号的数学模型。该模型利用真实卫星的天线参数及轨道参数,充分考虑了脉内多普勒频率因素。在侦察场景模型基础上,计算了条带模式下方位向的天线增益,通过仿真分析了星载SAR地基侦察信号,为星载SAR参数估计等研究奠定了基础。     

一种沙漠场景地杂波雷达散射截面的仿真方法

利用三角形小平面模型、修正的几何光学模型与γ-f角度截断后向散射系数模型和沙漠场景的数字高程模型数据,对沙漠场景下地杂波雷达散射截面进行了仿真。散射特性模型结合场景几何模型计算得到的场景RCS矩阵图表明,仿真结果与沙漠场景特殊的地形特性和周期性特征基本符合,验证了该方法的有效性。     

基于起伏RCS模型的机载PD雷达相干视频杂波模拟

文中基于起伏散射截面积RCS,对机载脉冲多普勒(PD)雷达的地杂波仿真问题,介绍了基于相干视频信号的模拟方法,给出了具体的公式、原理和步骤。此方法有三个优点:首先,有利于地面散射环境的模拟,其次,用起伏的RCS代替平均RCS,增强了杂波模拟的真实性,最后,由于采用了相干视频信号使杂波的仿真可以应用于信号级的系统仿真中。文中对不同脉冲重复频率(PRF)下的地杂波进行了仿真和分析,讨论了距离模糊和多普勒模糊对杂波谱的影响。仿真结果与理论计算吻合较好,表明这种估算地杂波的方法正确有效。     

High-frequency RCS of complex radar targets in real-time

This paper presents a new and original approach for computing the high-frequency radar cross section (RCS) of complex radar targets in real time with a 3-D graphics workstation. The aircraft is modeled with I-DEAS solid modeling software using a parametric surface approach. High-frequency RCS is obtained through physical optics (PO), method of equivalent currents (MEC), physical theory of diffraction (PTD), and impedance boundary condition (IBC). This method is based on a new and original implementation of high-frequency techniques which the authors have called graphical electromagnetic computing (GRECO). A graphical processing approach of an image of the target at the workstation screen is used to identify the surfaces of the target visible from the radar viewpoint and obtain the unit normal at each point. High-frequency approximations to RCS prediction are then easily computed from the knowledge of the unit normal at the illuminated surfaces of the target. The image of the target at the workstation screen (to be processed by GRECO) can be potentially obtained in real time from the I-DEAS geometric model using the 3-D graphics hardware accelerator of the workstation. Therefore, CPU time for RCS prediction is spent only on the electromagnetic part of the computation, while the more time-consuming geometric model manipulations are left to the graphics hardware. This hybrid graphic-electromagnetic computing (GRECO) results in real-time RCS prediction for complex radar targets     

用空间传播和RCS模型研究RFID装置最大识别距离

通过自由空间传播模型和雷达散射横截面（RCS）模型，研究了反向散射射频识别（RFID）装置的最大识别距离。用高频电磁场仿真软件FEKO对折叠偶极子标签天线进行了建模仿真，得到天线的远场辐射方向图、输入阻抗以及在不同负载情况下天线的单站RCS值。经过理论分析和仿真计算，由两个电波传播模型分别得出RFID装置可能的最大识别距离。最后比较了两种模型的计算结果，较小的距离即为该反向散射RFID装置的最大识别距离。     

基于OpenFlight API的建筑物场景自动建模及红外仿真

针对建筑物场景红外仿真真实性差、对国外软件依赖性强的现状,提出了一种新的适用于大规模建筑物场景自动建模及红外仿真的方法。该方法利用Google Earth提供的高分辨率航片中的阴影和地形信息,结合OpenFlight API自动建立建筑物场景三维模型,解决了数字高程数据、楼层数据缺失条件下的建模难题;通过对航片中不同城市地物的分割建立材质标号图像,利用理论分析的方法建立了建筑物场景中不同地物的红外辐射特征方程,离线生成了零视距红外纹理,并增加大气以及探测器作用效果,提高了红外场景的描述细节和真实性。     

Review of FD-TD numerical modeling of electromagnetic wavescattering and radar cross section

Applications of the finite-difference time-domain (FD-TD) method for numerical modeling of electromagnetic wave interactions with structures are reviewed, concentrating on scattering and radar cross section (RCS). A number of two- and three-dimensional examples of FD-TD modeling of scattering and penetration are provided. The objects modeled range in nature from simple geometric shapes to extremely complex aerospace and biological systems. Rigorous analytical or experimental validations are provided for the canonical shapes, and it is shown that FD-TD predictive data for near fields and RCS are in excellent agreement with the benchmark data. It is concluded that, with continuing advances in FD-TD modeling theory for target features relevant to the RCS problem, and with continuing advances in vector and concurrent supercomputer technology, it is likely that FD-TD numerical modeling will occupy an important place in RCS technology in the 1990s and beyond     

具有地面起伏特征的三维场景回波模拟研究

由于雷达平台一般都是在三维场景中飞行,而三维场景具有地面起伏特征,因此具有地面起伏特征的三维场景回波模拟就具有很强的现实意义。本文分析了具有地面起伏的三维场景回波模拟的方法,阐述了三维场景的建模方法、DEM分形插值算法和利用平面单元模型计算后向散射系数的方法,讨论了雷达图像固有的几何畸变、斑点噪声对回波的影响,最后分析了雷达回波信号的结构,给出了回波模拟的时域算法和频域算法,完成了真实三维场景的成像仿真试验,得到了理想的结果,验证了本文所述方法的有效性。     

前视末制导地面目标红外场景生成算法研究

提出了一种基于遥感信息的前视末制导地面目标红外场景生成方法。首先,利用遥感信息生成目标区域可见光三维场景,作为场景仿真的基础模型;然后,通过建立目标及背景的温度模型、红外温度-辐射模型,计算出目标及背景的红外辐射值,针对仿真目标区域的特点进行建模仿真。最后,采用了一种基于可见光纹理的背景真实感合成方法,增强场景的仿真效果。通过对比实测温度和红外实时图以及灰度相关匹配实验,结果表明,本文方法真实地反映了目标区红外辐射变化规律,具有较好的逼真程度。