基于波瓣分裂的米波雷达低仰角测高方法及其应用

针对米波雷达的波束较宽、由于地面反射引起波瓣分裂,通常只能估高而不能测高这一难题,提出一种基于分裂波瓣的米波雷达低仰角测高方法——比相比幅法.该方法采用多个不同高度的测高天线,由于不同高度天线的分裂波瓣有一定的相位关系,利用该相位关系确定目标所在仰角区间;利用不同天线接收信号幅度进行比幅处理提取归一化误差信号;再查表得到目标的高度.分析地面起伏对测高精度的影响;推导不同阵地情况下的比幅误差曲线.将该方法应用于某型雷达,在我国首次成功地进行了米波雷达测高.试验结果表明该方法是行之有效的.     

米波雷达最大似然超分辨测高技术研究

米波雷达垂直面波束比较宽,直达波与多径相干叠加导致垂直面波瓣分裂,波束比幅或DBF(数字波束形成)搜索的方法无法进行测高。介绍了最大似然算法原理,分析了米波雷达反射场的几何模型,提出了与阵列几何模型匹配的最大似然阵列超分辨测高方法,给出了算法的具体实现步骤,有效解决了米波雷达低仰角测高问题。针对试验米波雷达系统采集的实际回波,给出了DBF搜索、传统最大似然及该文算法的处理结果,试验结果也表明了该方法的优良测高性能。     

地形对基于波瓣分裂的米波雷达测高方法的影响

针对基于波瓣分裂的米波雷达“比相比幅”测高方法,研究地形对米波雷达测高的影响。说明不同介质的平坦地面反射系数,分析影响粗糙地面反射系数的各种因素,讨论不同地面反射系数对高度测量精度的影响。阐述地面几何反射点的计算方法,解释地面有效反射区的范围及其在测高中的应用,探讨漫反射信号产生原因及其对基于波瓣分裂测高方法的影响。     

收发多通道的频率分集米波雷达测高技术

测高是米波雷达的难题。文章提出采用三种独立收发通道，不同频率，不同天线架高的频率分集技术，用同一频率因地面反射产生波瓣分裂照射目标后的回波之间比相。不同频率回波之间比幅，查表得出目标的高度。采用该技术后雷达测高精度、抗干扰、消除盲区效果将会更好。     

基于交替投影的DOA估计方法及其在米波雷达中的应用

由于低仰角目标回波中存在多径信号,使得米波雷达难以对低仰角目标进行高度测量,为此该文提出一种适用于多径信号情况下的波达方向估计的迭代方法。该方法将回波信号的相关矩阵,在各个信号子空间中交替投影,该方法可以同时对直达波和反射波进行精确的波达方向估计,并可以有效地对米波雷达中的低仰角低空目标进行高度测量。计算机仿真和某米波雷达实测数据的处理结果证实了该方法的有效性。Monte-Carlo试验结果表明在低仰角低空测高时,该方法具有比时空级联最大似然方法更好的性能。     

米波雷达低仰角测高方法研究

针对米波雷达低仰角测高问题,提出米波雷达低仰角测高解决方案和基于遗传交替投影算法的最大似然超分辨方法.仿真结果表明该方法的有效性和可行性.     

超分辨测高的试验研究

多径信号的存在,使得米波雷达在低仰角的测高成为难题。随着空间谱估计技术的发展,人们尝试采用阵列超分辨方法实现米波雷达的仰角维方向估计。简要介绍了常规测高法的局限性和角度超分辨实现测高的基本原理,以及在米波雷达中开展的测高试验情况,给出了若干淡水反射面条件下的外场试验数据。对多批目标的试验统计结果表明:在快拍数只有一个、单个阵元平均信噪比达到8dB以上时,采用空间平滑+最大似然超分辨处理法即可有效分离相干信号源、减小米波雷达在低仰角的测高误差。     

起伏地形条件下的低仰角测高方法研究

针对起伏地形条件下米波雷达低仰角测高问题,提出了一种基于地形扰动建模的低角测高方法。该方法利用垂直放置的天线阵列接收回波信号,基于地形扰动建模,提取起伏条件下的主特征分量,并对目标高度进行一维搜索,通过判定两个信号子空间是否相交来估计得到目标高度。通过计算机仿真和试验分析了方法的测高性能,并验证了该方法的有效性。     

基于虚拟平面的米波组网雷达测高算法

随着反隐身技术的发展,米波雷达凭借其反隐身、反辐射导弹方面的天然优势,再度进入科学界的视野。但米波雷达在探测低仰角目标过程中受多路径效应影响严重,导致测高结果易出现较大偏差,无法满足实际需要。而组网雷达数据融合技术的发展为此问题找到了一个解决办法。该文采用组网雷达数据融合技术,仅利用米波雷达测得的距离和方位信息实现了目标的3维定位,从而解决米波雷达测高困难的问题。考虑地球曲率的影响。该文所提出的米波组网雷达测高算法利用大地坐标变换、坐标系变换和数据变换,把各雷达数据统一到一个合理的工作平台,即虚拟平面上,在该平面上对目标进行测高计算。对极小误差法加以改进,采用分辨率不高,但数据稳定性好的方位角信息确定算法的搜索范围;应用分辨率较高的目标距离信息来获取最终的目标经度、纬度、海拔高度估值。由于地面强反射的原因,目标的距离估值有些时候是不准确的,该文设立了置信度判决准则以验证定位的有效性。通过仿真验证,该算法具有较好的测高精度,可作为组网雷达行之有效的测高方法。     

多径条件下米波频分MIMO雷达波束性能及优化方法

针对传统米波雷达低仰角下波瓣分裂和盲区问题,该文提出一种频率分集子孔径MIMO雷达,构建了该体制下多径特性定量分析的理论框架,推导了镜面反射和扰动多径模型及其联合发射-接收方向图增益闭合表达式;提出了多径抑制区概念及其边界条件,定义了描述低空波束覆盖性能的低可观测率定量评价指标;根据边界条件的解集优化了波束覆盖性能。理论分析和仿真结果表明由于充分利用了频率分集产生的距离依赖波束,该体制雷达相对传统MIMO相控阵雷达具有更优的低空波束覆盖性能,减小了米波雷达波瓣分裂和探测盲区。     

激光光束传输特性分析─—等效波面曲率半径法

本文提出了利用光束等效波面曲率半径，并结合束宽及远场发散角来测量分析激光光束传输特性的方法，能以较高的精度确定激光光束的束腰位置ｚｏ，束腰处的束宽Ｄ＿ｏ及激光光束质量传输因子Ｍ￣２。这是一种可用于连续，重复频率脉冲及单脉冲激光光束传输特性的分析测量方法。文中还给出了实现这一方法的具体测量方案。     

激光光束传输特性分析─—等效波面曲率半径法

本文提出了利用光束等效波面曲率半径,并结合束宽及远场发散角来测量分析激光光束传输特性的方法,能以较高的精度确定激光光束的束腰位置z0,束腰处的束宽D0及激光光束质量传输因子M2.这是一种可用于连续,重复频率脉冲及单脉冲激光光束传输特性的分析测量方法。文中还给出了实现这一方法的具体测量方案。     

孔栅分束镜测量强激光远场光束质量的研究

论述了孔栅镜光束衰减和取样的原理及特点,用此法对高功率连续CO2激光器远场光强分布进行了检测,给出了光强空间分布。算出了光束的焦斑半径、远场发散角,并通过M2参数对光束质量作了评估。     

傍轴黎曼几何光学．Ⅳ．两种光束质量因子

引用光流体模型［２］的光束径向能量的不变积分分别讨论了光束波面畸变和振幅分布不均匀对光束质量因子Ｍ２的影响；引入了光束质量因子的两种新定义，并讨论了这两个新质量因子与Ｍ２的关系。     

旋转棱镜对激光束的变换特性

应用旋转棱镜和组合光学系统能够将高斯光束变换成“无衍射”贝塞尔（Ｂｅｓｓｅｌ）光束，并能实现实心和环状光束的相互变换。本文对旋转棱镜及其组合系统的成像特征作了详细理论分析和实验研究，得到二者相一致的结果，证实了该光学系统在激光技术中有广泛的应用前景。     

激光束质量因子M2及其测量

激光束的质量因子M2是一种全新描述激光束质量的参数,能够定量地表征单模、多模光束的传播特性.描述了M2因子的概念和测量方法,利用面阵CCD探测器研制一套光束质量测量系统,对激光束质量因子M2进行测量,并给出测量结果的不确定度.     

贝塞尔高斯光束经菲涅尔波带片产生特殊聚焦光强分布

基于衍射光学方法,研究了不同阶数的贝塞尔高斯光束经过环形菲涅尔波带片后,在波带片的焦点附近所形成光强分布。入射光束为高阶贝塞尔高斯光束,聚焦区域获得了空心光强分布,入射光束的阶数越高,空心尺寸越大;菲涅尔波带片的数目越多,空心长度越短。入射光束为零阶贝塞尔高斯光束,在聚焦区域获得了针形光束和局域空心光束。这些具有特殊光强分布的光束在激光加工以及粒子囚禁等领域有着潜在应用价值。     

受光阑约束的离轴厄米余弦高斯光束的传输

采用将光阑函数表示为复高斯函数叠加的方法,从理论上给出了离轴厄米余弦高斯光束通过受光阑约束的傍轴ABCD轴对称光学系统传输后的解析表达式,并可退化为无光阑约束时的情形。用同样方法分析得到了离轴余弦高斯光束通过受光阑约束的傍轴ABCD轴对称光学系统传输后的解析式。该方法比直接运用衍射积分公式可节省机时,其结果也可直接推广到二维情形。     

轴棱锥聚焦涡旋光束获得高阶贝塞尔光束

采用轴棱锥聚焦涡旋光束,获得了高阶贝塞尔(Bessel)光束.首先,从理论模拟了涡旋光束经过轴棱锥聚焦后所获得的聚焦光强分布,结果表明,涡旋光束经过轴棱锥聚焦后可获得高阶贝塞尔光束.并且所获得的高阶贝塞尔光束的阶数与涡旋光束的拓扑电荷数相司.进而,从实验获得高阶贝塞尔光束,并且采用不同锥角的轴棱锥对涡旋光束进行聚焦,研...     

一阶贝塞耳光束的存在和演示

一阶贝塞耳光束是标量波动方程的一个特解，本文用瑞利一索末菲衍射理论证明了它的存在并作了实验演示。