正交偶极子的极化特性分析

双极化相控阵天线的极化特性及其对目标极化散射矩阵测量的影响,将决定相控阵体制雷达获取目标极化信息的精度和能力,是相控阵雷达极化技术的基础。以正交偶极子为阵元模型,分析了双极化阵列天线的空域极化特性及其对雷达目标极化散射矩阵测量的影响。由于两阵元辐射电场在偏离视轴方向的非正交性,不可避免地会引起两天线交叉极化之间的相互干扰。根据传统交叉极化评价指标的定义,分析了正交偶极子天线的交叉极化特性,并从目标极化特性测量性能的角度,定义了双极化雷达系统的交叉极化隔离度,将其表示为极化测量系数矩阵条件数的形式,以衡量全极化相控阵雷达天线的交叉极化特性。     

目标交叉极化散射特性的强度分析

对于雷达目标交叉极化散射弱于共极化散射的认识,具有易被忽视的前提,即通常当目标关于由天线和目标所确立的平面对称时,因两者之间相对位置的特殊性才使得目标散射的交叉极化分量明显弱于共极化分量。通过理论推导和测量实验,对目标交叉极化散射强度进行了分析,并在相当广泛的意义上证明了交叉极化散射并不一定弱于共极化散射。该结论对于进一步挖掘雷达极化信息获取能力,进而充分利用极化信息提高雷达工作性能具有一定的启发意义。     

米波频段飞机目标全极化散射仿真与特性分析

该文基于全极化雷达对空探测和目标识别的应用需求,研究了飞机目标全极化散射特性,特别是交叉极化散射的产生原理和可利用性。在米波频段对隐身和非隐身飞机目标开展了数值建模和仿真计算;分析对比了不同飞机目标的极化散射空域分布特性,分析了不同的外形结构产生强交叉极化的条件。结果表明:非隐身飞机具有较丰富的极化散射特性,有利于雷达目标的极化识别。      

人造目标圆极化SAR成像特性研究

本文推导了椭圆极化雷达散射矩阵与线极化散射矩阵之间的变换公式,分析计算了目标圆极化散射特性随目标定向角和轴比变化曲线。分析了三面角、二面角、偶极子（线状体）、圆柱体等目标的圆极化雷达散射特性,确认圆极化散射矩阵中各极化分量散射幅值（绝对值）均不随目标定向角变化,偶极子（线状体）目标圆极化散射矩阵各极化分量具有均衡的散射特性;三面角与二面角反射器圆极化散射能量呈现互补关系,三面角交叉极化强,二面角同极化强;圆柱体圆极化雷达散射交叉极化散射能量较大。对公路斜拉桥、舰船、圆柱铁桶等目标圆极化SAR图像进行分析判读,各目标圆极化SAR成像结果与圆极化雷达散射特性分析结果一致,揭示了圆极化SAR固有的目标成像特性。     

极化信息在雷达目标检测中的得益分析

极化是电磁波的基本属性之一,目标在反射电磁波的同时会改变电磁波的极化状态,其变极化效应蕴含了目标的特征信息,充分利用极化信息可以有效提高雷达系统的反杂波、反隐身、目标识别和抗干扰性能。文中针对雷达单极化、双极化和全极化测量体制,从目标的散射结构出发分析了极化信息对雷达目标检测信噪比的改善程度,为雷达极化方式和极化测量体制的选择、极化检测算法的优化设计等应用提供了有益参考和理论指导。     

目标极化散射特性对极化分集雷达检测性能的影响

针对全极化、混合极化和单极化3种典型体制的极化分集雷达(PDR)系统,该文分析了目标极化散射特性对系统检测性能的影响。基于目标极化散射统计模型和雷达接收电压方程,分别推导了3种体制下的目标回波向量的统计特性。在高斯背景下,设计了奈曼-皮尔逊准则下的最优极化分集多通道融合检测算法,并推导了虚警概率和检测概率的闭式表达式。仿真结果表明,当系统信噪比(SNR)一定时,目标极化散射分量间的相关性是影响系统检测性能的主要因素,特别是匹配极化散射分量和交叉极化散射分量间的相关性。此外,全极化体制和单极化体制的检测性能比混合极化体制稳健。      

飞机目标全极化双基地散射特性研究

采用成熟的商用电磁计算软件中的快速多层多极子方法计算了全尺寸飞机目标的全空域全极化双基地散射特性数据,统计了全极化双基地RCS起伏特性,指出4种极化双基地RCS的统计特性类似,而单基地共极化和交叉极化RCS存在较大差异;统计了单/双基地极化比的分布特性,发现单/双基地交叉极化与共极化比情况差异较大,而共极化比类似,所得结论为全极化双基地雷达飞机目标探测试验研究提供参考。      

数字变极化探测系统中的极化散射熵提取

人造目标多有尖锐的棱角和平坦的表面,而天然目标不是这样,这为利用极化技术探测和识别创造了条件。 极化信息可以显著提高雷达的目标检测、目标识别与抗干扰性能,在现代的制导、防空、反导等雷达系统中具有广 阔的应用前景。本文以地面目标为研究对象,基于数字变极化单脉冲探测系统,采用多种发射极化形式,利用虚拟 极化合成接收,得到全极化高分辨一维距离像,获得散射熵H 和平均散射角α 在距离像中的分布,可用于在地杂波 背景下的目标检测与识别。     

双极化测向天线交叉极化机理分析及优化设计

双极化天线的极化隔离度是多极化测向系统的关键指标之一,是系统用以正确测向的基础.针对正交双极化天线的极化隔离问题,提出了一种单极子阵列等效模型对不同结构的交叉极化机理进行分析,利用对称平衡化设计思路,提出小口径条件下提升交叉极化性能和极化隔离性能的技术方案,并结合全波仿真方法进行了验证.     

Ku波段地海杂波极化特性实验与分析

目标极化特性是全极化雷达导引头信号算法的重要先验知识,开展地海杂波极化特性的理论与实验研究对极化导引头的研制意义重大.地海杂波的时频域和极化域统计特性是设计雷达导引头抗干扰算法的基础.基于本实验室研制的Ku波段双极化平板裂缝天线,在山东莱州地区某实验现场,开展了垂直和水平极化基下地海杂波频域和极化域实验研究,获取了大量的全极化回波实验数据.文中重点从极化度、极化不变量和极化分解探索给定条件下的地海杂波极化特性,并进行了实验数据的处理和分析.在Ku波段,三种典型环境下的杂波具有较高的极化度,极化特征明显,且杂波的极化特性随频率变换明显,表现出极化对频率的敏感特性;三种杂波的极化不变量存在显著差别,且随着频率显著变化;数据的极化分解结果验证了三种杂波均存在主散射机制.地海杂波实验研究结果为设计雷达导引头中极化滤波和极化识别算法提供了重要基础,测试数据也可为工程实践提供应用参考.     

基于迭代对消的外辐射源雷达目标检测方法

本文介绍一种外辐射源雷达目标检测中的杂波抑制算法,该算法首先将源自轨道卫星的连续波观测信号重构为观测矩阵,并对观测矩阵进行奇异值分解,利用迭代的方式将大奇异值对应的杂波成分逐渐从观测矩阵中减去,进而实现观测信号中强烈杂波的对消。在杂波消除过程中,最佳迭代阶数由熵变的最小值确定。然后对杂波消除之后的观测矩阵进行相干积累进而实现微弱目标检测。最终的仿真实验结果验证了本文所提方法的有效性和鲁棒性,并且本方法相较于经典的扩展相消算法具备更低的计算量。     

海杂波与目标极化特性研究进展

对海雷达回波极化特性研究是对海雷达目标识别以及抗干扰技术发展的基础.对海雷达回波信号包括目标信号和海杂波,其中,目标通常是飞机、舰船、弹头或无人机,而海杂波是制约雷达探测性能的关键因素.本文归纳总结了国内外在海杂波、目标（飞机、舰船、弹头以及无人机）极化特性方面的研究现状和主要研究结论,并对后续工作进行了展望.     

X波段雷达实测海杂波的特性分析

舰载雷达和海岸警戒雷达的目标检测和跟踪性能与海杂波密切相关。对X波段雷达实测海杂波进行了功率谱密度和相关分析,得到了一些有益的结果。与VV极化相比,HH极化的海尖峰特性更明显;与HH极化相比,VV极化海杂波的功率谱密度具有更窄的带宽,且衰减得更快。而HH和VV极化海杂波具有相似的相关性,但HH极化的相关系数要比VV极化的要小。得到的结果对雷达目标检测与识别具有一定的借鉴意义。     

DRM外辐射源雷达多普勒扩展杂波抑制算法研究

数字调幅广播(DRM)外辐射源雷达面临严重的多径杂波问题,其中不仅包含静止地面散射物引起的无多普勒频移多径杂波,还有经运动海面等散射引起的具有多普勒频移扩展的多径杂波。扩展相消杂波抑制类(ECA)算法常被用于无源雷达杂波抑制,但均仅针对无多普勒频移的多径杂波。文中建立了考虑多普勒频移扩展杂波的该无源雷达信号模型,结合信号波形特点提出了载波域ECA算法(ECA-C)的扩展算法,深入分析了扩展ECA-C算法的多径杂波抑制机理。该方法通过对各载波信号组成进行分析,构造相应的杂波子空间,利用子空间正交投影可同时对静止的和具有多普勒频移的多径杂波进行抑制,提高了系统的杂波抑制能力,进而改善了弱目标检测能力。理论分析和实测数据处理结果表明了该算法的优越性。     

基于四极化通道融合的海面漂浮微弱目标特征检测

海杂波背景下的微弱漂浮目标检测是雷达目标检测的热点和难点问题。由于海杂波背景下的微弱漂浮目标的回波能量低和多普勒频率通常位于主杂波区,传统的自适应类相参积累检测方法无法有效检测该类目标。基于特征类的目标检测方法是解决海面漂浮目标检测问题的有效途径。本文首先分别提取四个极化通道的三种时域和频域特征（相对平均振幅、相对多普勒峰高和向量熵）,然后在极化通道维度上进行融合,获得四极化通道融合特征。最后,在三维特征空间中使用快速凸包学习算法来确定海杂波的判决区域,从而完成检测。实测海杂波数据实验验证了新方法的有效性,并表明其具有优良的检测性能。      

高频地波雷达协同检测新方法

电离层杂波、海杂波以及射频干扰的存在造成高频地波雷达目标检测上的困难。针对高频地波雷达的极化特性和目标在距离-多普勒谱中的扩张特性,先设计一种改进的二维恒虚警检测算法,后将该方法与极化处理方法融合设计一种新的协同检测算法,该检测算法实现了能量域和极化域的协同检测,突破传统极化检测方法计算复杂等问题。高频地波雷达实测数据中的仿真和检测结果表明:在电离层杂波背景中,协同检测算法性能优于恒虚警方法。     

一种基于粒子滤波的双极化雷达检测前跟踪算法

针对雷达在低信噪比（signal to noise ratio,SNR）条件下对运动目标的检测和跟踪难题,提出了一种基于粒子滤波（particle filter,PF）的双极化雷达运动目标检测前跟踪（track before detect,TBD）算法,又称联合粒子滤波检测前跟踪（joint particle filter-track before detect,JPF-TBD）方法.该算法借鉴传统的TBD算法处理框架,以经典PF算法为基础,使用双通道幅度相位似然比函数计算粒子权值,并实现了完整的PF过程.与同类研究相比,所提算法能够充分利用双极化雷达各通道幅度和相位信息,进一步扩展了PF算法的应用范围.仿真实验表明:在SNR>10 dB,虚警概率为10-6的情况下所提算法对目标的检测概率大于0.8.     

The Rao and Wald Tests Designed for Distributed Targets with Polarization MIMO Radar in Compound-Gaussian Clutter

In high resolution radars, the distributed target is usually modeled as a few isolated points referred to multiple dominant scattering centers, while the clutter is a compound-Gaussian model. Additionally, the polarimetric diversity can be exploited to enhance detection performance. Motivated by extending the detection problem of multiple-input multiple-output (MIMO) radar to such cases, this paper mainly addresses distributed targets detection problem with polarization MIMO radar against a compound-Gaussian clutter dominated scenario with unknown covariance matrix. The adaptive detectors based on Rao and Wald criteria are studied, and a two-step design procedure is adopted. Specifically, the Rao and Wald tests are derived by assuming a known covariance matrix, and then a suitable estimation of the covariance matrix based on the secondary data is inserted into the derived detectors to make them fully adaptive. Some numerical results are presented together with a polarization generalized likelihood ratio test (GLRT), showing that the derived detectors provide excellent detection performance in spiky clutter for distributed targets, and that the polarimetric diversity can be exploited to improve detection performance. Overall, the Wald test performs the best.     

一种多频外辐射源雷达信号相参处理方法

拓展照射源个数,增加可利用的信号功率以改善系统的检测性能,是外辐射源雷达的一个重要发展方向.本文以调频广播外辐射源雷达为背景,研究了基于多个电台信号的多频外辐射源雷达相参处理技术.从信号模型出发,推导了各匹配输出的表达式,分析了各信号间的相位关系及影响信号相参合成的各种因素;信号处理过程中进行相位补偿,实现了多信号的相...     

外源雷达空时联合恒虚警检测分析与实验

外辐射源雷达杂波呈现复杂形态,其中在距离多普勒谱中固定分布的剩余杂波（简称固定杂波）局部强度较高,采用空域恒虚警检测方法会造成连续的虚警,严重影响目标检测性能。本文通过实测数据分析发现,固定杂波强度在时域变化平稳,可采用时域杂波图检测方法减少该类杂波造成的虚警。然而,非理想信号波形导致外辐射源雷达目标回波具有较高的副峰和旁瓣,仅采用杂波图检测方法会导致重复检测和虚假航迹。通过分析空域和时域恒虚警检测方法面临的问题,本文提出了针对外辐射源雷达的空时联合恒虚警检测方法。该方法在不影响检测概率的前提下,减少了单一恒虚警检测方法造成的虚警。实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。