舰船目标一维距离像特性分析

针对舰船一维距离像目标识别中目标位置、海面起伏和雷达信号形式等参数不确定造成识别困难的问题,建立了舰船散射中心模型,对舰船目标的一维距离像进行仿真,研究了距离像对姿态角、海面起伏、雷达带宽以及加窗处理的敏感性,并通过CST微波工作室对仿真结果进行验证。结果显示,一维距离像对方位角具有强敏感性,但在一定角度范围内,一维距离像具有相似性;雷达带宽越窄,一维距离像的方位角敏感度越低;海面起伏越小,海面的多径效应越显著;加窗处理可以抑制距离旁瓣,但同时展宽主瓣,降低了雷达距离分辨力。     

面向识别的雷达回波仿真技术可信度分析

按照系统仿真技术的一般方法研究了面向识别的雷达回波仿真技术的基本原理和模型。根据目标的三维CAD模型,利用电磁计算方法得到全姿态的一维距离像模板。在凝视状态下,利用雷达发射信号和目标的一维距离像模板模拟目标低分辨率回波;在扫描状态下,利用全姿态一维距离像重构不同角区中目标的散射中心模型,结合雷达波束的扫描方式获得仿真回波。最后立足仿真结果的校验,提出了可用于分析雷达目标回波仿真技术可信度的一些准则和方法。     

基于轮廓像的舰船目标识别方法研究

研究了舰船目标轮廓像形成原理,基于轮廓像的舰船目标识别方法不仅利用了雷达一维回波信息,还利用了回波序列间的相关性信息。建立了3种舰船模型,仿真获取回波序列形成的轮廓像数据,转化为二维灰度图像,提取多种特征进行描述。采用类间距离和类内距离作为依据讨论了特征选择的问题。仿真分析了信噪比、目标姿态角对识别结果的影响,给出了符合识别要求的信噪比范围以及建立模板库需要考虑的目标姿态角情况,结果表明采用轮廓像技术识别舰船目标具有良好的效果。     

弹道目标高分辨一维距离像运动补偿研究

弹道中段目标运动形式复杂,高速运动的同时伴随自旋、进动、翻滚等微动,该文首先针对弹道目标运动特点,建立了去斜率处理的宽带雷达回波模型,定量分析了高速运动和微动对一维距离像的影响;然后针对高速运动严重影响一维距离像质量的问题,提出了一种新的一维距离像运动补偿方法,该方法将自适应时频变换技术和粒子群优化算法相结合,通过在二维时频平面内跟踪单个散射点的多普勒变化来估计目标速度,从而实现一维距离像运动补偿。仿真实验表明,该方法估计精度高、计算量低、对噪声有很强的鲁棒性,能有效补偿高速运动对弹道目标一维距离像的影响。     

基于一维距离像稀疏表达的无源假目标识别

为了解决敌方释放箔条干扰我方防空反击任务或者敌方舰船设置角反射器阵列干扰我方对海目标打击任务中的雷达抗干扰问题,提出了一种基于雷达一维距离像的稀疏表达的无源假目标识别的方法。首先,分别利用大量关注目标和无源欺骗干扰的雷达一维距离像数据进行稀疏字典学习,分别得到目标和干扰的稀疏字典;然后利用两种稀疏字典分别对未知的雷达一维距离像信号进行稀疏表达;最后分别计算两种稀疏字典对未知信号稀疏表达的重构误差,利用重构误差比值识别目标和干扰类别。仿真结果表明,在目标与无源假目标干扰的回波不混叠、目标与干扰噪声比3 dB条件下,识别无源假目标欺骗干扰的准确率超过90%,证明了该方法抗无源假目标干扰的有效性。     

基于FRFT的一维距离像高速运动补偿

为提高高速运动目标的雷达识别性能,需要分析高速运动目标的回波模型,研究高速运动目标参数估计和一维距离像补偿方法.针对目标高速运动引起的回波脉冲压缩展宽,从而严重影响目标一维距离像成像质量的问题,建立了宽带线性调频信号的目标高速运动回波模型,分析了目标高速运动对高分辨一堆距离像的影响,提出了基于分数阶傅里叶变换参数估计的校正方法,消除目标高速运动对一维距离像的影响.通过引入逐级逼近搜索寻优算法,保证参数估计精度的同时提高计算的速度.仿真结果表明,文中提出的方法快速有效,且对噪声具有较好的鲁棒性.     

基于参数化模型的空间目标一维距离像补偿技术

空间目标往往具有很高的速度,甚至还具有一定的加速度,回波信号经过去斜率处理后仍然是一个多分量的多项式相位信号,高阶相位使得目标的一维距离像产生畸变,脉冲压缩前必须进行运动补偿,否则无法得到正确的一维距离像。本文以平均距离像最小熵准则为基础,提出了一种基于测距元参数化模型的空间目标一维距离像畸变补偿技术。根据空间目标的运动特性,建立了目标测距元的参数化模型。结合雷达的宽窄带测元信息,以平均一维距离像的熵作为目标函数,建立了测距元模型参数估计的优化模型和算法,并利用该参数对一维距离像进行运动补偿。仿真结果验证了本文算法的有效性。      

基于散射中心模型的舰船LFM雷达回波仿真

关于雷达回波的模拟,目前研究最多的是简单场景下点目标模型的回波仿真。针对复杂的海情背景,提出用散射中心模型仿真舰船目标LFM雷达回波的方法。首先模拟了弹道轨迹及舰船摆动,然后利用2D-ESPRIT算法提取出舰船的二维散射中心位置分布及其类型参数,并推导出舰船的散射中心回波模型。该回波模拟方法不仅流程清晰、完整,而且仿真场景复杂、回波结果逼真度好。最后用MATLAB仿真分析了舰船的LFM雷达回波及其一维距离像,验证了模型的正确性和实用性。     

宽带复合双基地雷达舰船目标长度估计方法

舰船目标长度特征对舰船目标识别具有重要作用,该文提出一种基于宽带复合双基地雷达联合观测的舰船目标长度估计方法。该方法综合利用单/双基地雷达高分辨距离像(HRRPs)长度,结合双基地雷达-舰船之间的空间关系求解,实现了单次测量估计舰船目标的实际长度,并分析了各种误差因素和几何构型条件下的估计误差。典型场景动态仿真证明了所提方法的有效性,结果表明在高分辨距离像长度误差小于5%条件下,舰船目标长度估计误差小于5%,为舰船目标特征提取与识别提供了新思路。     

典型角反阵列双基地一维距离像特性

角反射器在舰船目标防御中发挥着重要作用,如何有效对抗角反射器干扰是当前的研究难题.以典型八面体角反阵列为例,通过电磁计算和暗室测量获得了宽带双基地散射特性数据,分析了一维距离像随观测角和双基地雷达几何结构变化的规律.结果表明当双基地角达到一定角度条件下,角反射器散射强度急剧下降,这一特性可用于抗角反射器方法设计.     

基于深度生成网络的雷达HRRP生成技术

雷达数据生成在目标识别等任务中发挥重要的作用。现有雷达数据生成方法包括电磁仿真、视线追踪等,存在对模型误差敏感、计算量大等问题。本文面向雷达HRRP(high resolution range profile)数据提出一种基于深度生成网络的雷达数据生成方法,在模型先验信息未知的情况下,由雷达HRRP数据集训练得到深度生成网络,从而实现雷达HRRP数据的快速生成。实测数据处理结果表明该方法生成HRRP与数据集中HRRP极为相似,生成HRRP可以应用于增强雷达HRRP数据集、改善数据不平衡问题等。      

基于空时融合隐马尔科夫模型的舰艇编队目标识别方法

基于末制导雷达搜索舰艇编队目标时获得的目标大角域高分辨距离像(HRRP)信息,该文建立了描述单个HRRP样本内向量之间统计关系的各态历经空间隐马尔可夫模型(SHMM)和描述HRRP样本之间统计关系的从左到右时间隐马尔可夫模型(THMM)。与对一类目标全方位角训练数据只建立一个THMM模型的方法相比,该方法充分利用目标的大角域HRRP信息,提高了识别性能。通过对5类舰船目标的仿真和3类民用船只的外场实测数据分析表明该方法的有效性。     

一种基于Gabor变换的HRRP目标识别方法

从模式分类角度讨论了基于高分辨距离像的舰船目标识别问题,提出了一种基于Gabor变换的HRRP目标识别方法。通过对数据进行Gabor变换去除噪声,利用基于小波包分解能量的方法得到信号在不同频带的能量分布特性,最终通过支持向量机进行识别。通过对6类目标实测数据的分析,验证结果表明,该方法在舰船目标识别领域具有良好的应用前景。     

基于扩展目标的单脉冲多普勒雷达导引头相干干扰

传统两点源相干干扰是基于质点模型产生与回波相位相干的干扰信号, 相应地用于验证干扰效果的导引头仿真平台往往仅进行功能级仿真.然而, 当被掩护目标为扩展目标时, 利用质点模型无法产生与目标回波相干的信号导致干扰效果下降.针对该问题, 研究了基于扩展目标的相干干扰新方法, 基于被掩护目标电磁散射特性将入射信号与同频点相应姿态角下的目标散射函数进行卷积, 充分保留目标特性对信号相位的调制信息, 从而产生与扩展目标回波具有稳定相位关系的干扰信号.设计了脉冲多普勒(Pulse Doppler, PD)雷达导引头相干视频仿真模型及六自由度弹道模型, 以完成精确的闭环仿真试验评估.试验结果表明, 通过目标距离像特性近似目标散射函数来生成PD导引头相干干扰信号时, 角度诱偏效果相比传统干扰大幅度提高, 方位、俯仰的框架误差角可达到十度的量级.     

超电大目标与分形海面复合散射研究

舰船与海面构成复合目标,其雷达散射截面(RCS)的研究一直是电磁计算领域中的重点和难点。文中建立了Weierstrass分形海面和目标三角面元的几何模型以及基于物理光学法(PO)和弹跳射线法(SBR)的海面目标的电磁散射模型。采用OpenGL图形编程技术与C++多线程处理技术设计了一款可视化目标电磁散射预估系统(ESEE)V1.0,对比典型目标体RCS 与商业软件FEKO 的计算结果,验证了ESEE的可靠性。通过计算不同海况的海面RCS 及超电大尺寸舰船与海面复合散射RCS,分析了海面散射以及超电大目标与海面复合散射特性。     

基于一维距离像的飞机目标识别

针对基于多散射中心模型回波的一维距离像(High Resolution Range Profile, HRRP)难以真实反映复杂目标散射特性的问题,研究了基于电磁散射模型回波的生成方法和HRRP 宽带特征提取方法。首先应用等效电磁流法(Method of Equivalent Currents, MEC)棱边修正的物理光学(Physical Optics, PO)算法解算飞机目标动静态电磁散射特性;其次基于目标散射场数据,生成目标回波、仿真HRRP 序列,提取目标宽带特征信息;最后求解了目标在设定航迹下的平均识别率,量化分析了信噪比对目标识别率的影响。理论分析与仿真结果表明:当信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)大于5 dB 时,基于电磁散射建模的平均识别率相对基于传统的多散射中心模型提升了20%。     

一种HRRP特征辅助的多目标JPDA算法

针对强杂波环境下,联合概率数据关联（Joint Probabilistic Data Association, JPDA）算法的计算复杂度不能满足复杂电磁环境下数据关联的实时性要求,本文提出了一种基于高分辨一维距离像（High Resolution one-dimensional Range Profile, HRRP）特征辅助的JPDA算法。首先,计算量测与目标的HRRP特征相似度;然后利用特征相似度辅助JPDA算法完成波门搜索,减少可行事件的数量;最后使用特征相似度对可行事件的发生概率进行修正,进而修正量测与目标的关联概率。实验结果表明,本文算法提高了关联性能,同时还极大地提高了算法的实时性。      

基于样本紧密度的雷达高分辨距离像识别方法研究

模板库是基于高分辨距离像(HRRP)进行雷达自动目标识别的关键。由于真实目标复杂的电磁散射特性及背景杂波的存在,基于传统平均HRRP模板库的目标识别方法的实用性能有限。该文分析了雷达目标HRRP样本集在单位超球面上的空间分布特征,构建了类心+紧密度球特征模板库,定义了基于紧密度球的距离度量方法,最后提出基于样本紧密度的HRRP识别方法。基于公共MSTAR数据的实验结果表明该方法具有良好的工程实用性能。