雷达

TN952011011613行进人体目标雷达瞬时多普勒特征分析/贺峰,黄晓涛,刘承兰,李欣,周智敏(国防科学技术大学电子科学与工程学院)//信号处理.―2010,26(9).―1281～1288.行进人体目标对雷达回波产生多普勒调制和微多普勒调制,提取目标雷达回波中的多普勒和微多普勒特征,可获得人体目标的运动速度及肢体摆动周期等信息,有助于人体目标的检测与识别。该文改进和完善了行     

微多普勒生物探测雷达技术研究

生物的微运动,例如人体肢体摆动以及呼吸和心跳运动,会对雷达入射电磁波产生微多普勒调制。通过对这些微多普勒调制回波信号的提取和分析,雷达能够实现对生物体微运动状态和生命特征的探测、测量和识别。文中首先对人体雷达回波微多普勒散射信号的理论模型进行了推导,然后对生物探测微多普勒雷达的实现和主要技术进行了分析和研究,最后对微多普勒生物探测雷达技术发展进行了讨论。     

弹道导弹目标回波信号建模与雷达特征分析

介绍了弹道导弹运动目标特征提取和雷达识别的研究概况,针对锥顶不动、进动角固定的匀速进动锥形弹头目标,对其典型运动进行建模,给出了回波的解析表达式,利用数值解的方法,对回波信号进行了频谱分析和时频分析,提取了频谱调制特征和微RCS特征,使用Wigner-Ville分布峰值检测法,提取了回波信号的微多普勒特征,给出了使用雷达微动特征识别弹道导弹弹头的途径.最后给出了回波信号时频分布、微多普勒、多普勒谱和微RCS的仿真结果,证明了理论分析的正确性.     

基于微多普勒特征的人体目标雷达回波信号分析

基于雷达的人体微动研究是近年发展起来的新技术, 雷达对人体的探测有着其他传感器不具备的优势.雷达不受天气和光线的影响,可实施全天候的探测,雷达可穿透障碍物,对隐藏在障碍物后的人员实施搜索.通过信号处理手段可获取人体走动时手和腿的摆动激励的多普勒频移,用于人体生命特征的探测与识别.本文首先通过人体运动模型,对人体的雷达回波进行了建模,给出了人体各部分回波的详细表达式,分析了各部分的多普勒频移,指出了其多普勒频率调制特性与人体结构和运动参数之间的关系,最后通过魏格纳分布和W-V分布峰值检测法提取微多普勒特性,最后通过仿真实验和国外实测数据的对比,证明本文对于人体雷达回波分析方法的合理性.     

雷达对人的观测

人体运动有复杂的关节联结和弹性，是可弯曲的机体运动。雷达从运动的人体的回波受多普勒调制支配，这提供了运动动力学的知识。本文首先讨论了来自行走中的人体雷达反向散射模型，并且基于此模型，我们获取人体部件运动轨迹和速度模式。然后。文章讨论了根据一个重要的主体如何分析雷达的反向散射和如何利用时间一频率变换来分析人体运动的微多普勒信号。最后，根据人体复杂的手臂和腿部运动，文章介绍了雷达反向散射的例子，分析和解释了复杂手臂和腿部运动的微多普勒信号。     

转动目标光学微多普勒效应的仿真研究

为了研究转动目标激光雷达回波信号中目标运动特征的提取问题,建立了转动目标微多普勒效应的点散射模型,并进行了仿真研究,获得了激光雷达探测转动目标的回波信号图.针对转动目标雷达回波信号成分复杂,采用一般的时频分析方法信号可读性差的问题,提出了应用时频分析的重排算法来分析信号,获得了良好的时频特性,估计出了目标的相关运动参数,证明了该方法用于分析转动目标微多普勒信号的有效性,为利用雷达回波信号的时频特征实现转动目标的识别奠定了基础.     

基于时间分段信号的弹道导弹目标微多普勒调制周期估计

地基空间探测相控阵雷达因需同时满足多任务、多目标的工作要求,通常采用时间分割的方式照射目标,本文针对这一特点,以弹道导弹为例,建立了单一目标分时段观测回波的数学模型,分析了带尾翼弹道导弹自旋运动对雷达回波的调制效应,从机理上揭示了利用微多普勒周期特征识别弹道导弹目标的可行性。论文针对时间分段信号特点,提出了一种利用Radon pseudo STFT提取目标径向半加速度的方法,并成功利用循环平均幅度自相关函数提取了加速度补偿后信号的微多普勒调制周期。      

微多普勒理论建模与仿真研究

微多普勒被认为是雷达目标的"惟一"特征,"惟一"是指不同的微运动会有不同的微多普勒,从而基于目标微动差异提取相应的微多普勒特征可用于雷达目标识别.在介绍微多普勒相关概念的基础上,建立了刚体目标的一般微动模型及其微多普勒理论模型,并具体研究了锥体弹头和诱饵的微多普勒.最后通过仿真对雷达回波基带信号采用时频分析方法提取出弹头和诱饵的微多普勒特征,从而为真假目标的识别提供了新的依据.     

基于压缩感知的弹道导弹微多普勒提取方法

利用微多普勒识别弹道目标的关键是宽带雷达回波信号的微多普勒提取。宽带雷达回波信号的高速采样对硬件和算法提出了更高的要求。将压缩感知方法应用到宽带雷达回波信号的微多普勒提取中,并给出了弹道导弹目标的微多普勒计算公式和利用压缩感知重构弹道导弹微多普勒的方法。在低采样频率下利用压缩感知理论从回波信号中提取的微多普勒,与在高采样频率下利用Gabor变换提取的微多普勒是一致的,这表明利用压缩感知理论以低频率采样弹道导弹回波信号,提取微多普勒,降低工程实现难度的方法是可行的、有效的。     

具有高阶运动的机动目标微多普勒信号提取方法

分析了高机动运动目标的雷达回波,针对目标回波的时频分布呈曲线的特点,提出一种基于经验模态分解的运动补偿方法.该方法通过提取目标瞬时频率的趋势项对目标整体平动多普勒进行估计,实现目标平动的补偿和微多普勒信号的提取.由于经验模态分解的自适应特性,该方法并不需要对目标的运动进行建模,不涉及目标运动参数估计.基于仿真和实测数据的实验结果表明:该方法对机动目标的平动具有较好的补偿效果,适用于机动目标的微多普勒信号提取.     

扫描工作模式的航管监视雷达风电场回波信号的微多普勒特征分析

风电场可能对航管监视雷达等电子设备产生严重影响。风电场回波是多个风轮机回波的相干叠加,由于复杂的多径环境使得航管监视雷达产生大量的虚假目标,因而分析风电场回波信号的微多普勒特征对风电场杂波检测与抑制,保证民航飞行安全具有重要意义。本文在风轮机回波信号散射点叠加模型的基础上,对扫描工作模式的航管监视雷达风电场回波信号进行了建模与仿真,详细分析了风电场中多个风轮机之间和风轮机与地面之间的多径效应对回波信号微多普勒特性的影响。仿真结果与理论推导进行了对比分析,证明了本文算法的有效性。      

Micro-Doppler analysis of wheels and pedestrians in ISAR imaging

In radar imaging, it is well known that relative motion or deformations of parts of illuminated objects induce additional features in the Doppler frequency spectrum. These features are called micro-Doppler effect and appear as sidebands around the central Doppler frequency. They can provide valuable information about the structure of the moving parts and may be used for identification purposes. Previous papers have mostly focused on 1D micro-Doppler analysis. The authors propose to emphasise the analysis of such `non-stationary targets` using a 2D imaging space, using both the micro-Doppler and a high-range resolution analysis. As in 2D-ISAR imaging, range separation enables to better discriminate the various effects caused by the time-varying reflectors. The study is focused on two different common examples: rotating wheels and human motion. With the help of micro-Doppler signature, information on the geometrical features of wheels (position, orientation) and on the gait of pedestrians can be extracted. Examples will be shown with simulated and experimental data.     

利用飞控特征的四旋翼无人机雷达回波信号仿真

针对现有旋翼无人机雷达回波信号仿真方法未将密切相关的机身速度与旋翼转速相关联的问题,本文利用旋翼无人机的飞控特征,提出了一种将机身运动与旋翼转速相结合的四旋翼无人机雷达回波信号仿真方法。首先根据雷达回波仿真所需参数利用四旋翼无人机飞控原理给出一种机身速度与旋翼转速关联的简化运动模型,其次推导并给出线性调频体制雷达四旋翼无人机雷达回波信号模型,最后利用坐标系转换将简化运动模型与回波信号模型相结合。实验结果表明,仿真回波信号的时频分析结果能够体现机身速度和旋翼转速相关联的微多普勒特征,对于无人机运动状态变化的情况,其雷达回波仿真有必要将机身速度与旋翼转速联合考虑。      

激光雷达微多普勒效应的仿真研究

为了研究激光雷达中微多普勒效应的探测及其雷达回波信号中反应目标特征的微多普勒信息的提取问题,建立了激光雷达微多普勒效应的物理模型,对应用激光雷达探测由目标振动引起的微多普勒效应进行了仿真,并对仿真信号进行了分析,由于信号的时变性,引入了时-频域联合分析的方法。采用了短时傅里叶变换方法对仿真信号进行了时频分析,得到了能够较好地反映目标特征的微多普勒图像。结果表明,激光雷达适合于低振幅微多普勒效应的探测,应用时频分析方法能够有效地从雷达回波信号中提取出目标的微多普勒特征。     

利用SAR多目标回波估计多普勒参数

从回波中估计多普勒参数是合成孔径雷达运动补偿的关键。文中研究了多目标回波对参数估计的影响,从理论上推导了估计多普勒中心和调频率对回波的不同要求,并用两个指标举例分析了一段实测机载SAR数据,给出了实际应用中参数估计时选择回波的原则。     

运动直升机旋翼的微多普勒特性分析

激光雷达由于其极高的探测灵敏度,使其在探测过程中具有明显的微多普勒效应。目前,对直升机旋翼微多普勒的研究大部分是在直升机处于悬停状态的基础上,但是在实际情况中直升机是在做各种运动。利用PO 法对直升机旋翼叶片的RCS 进行了计算,建立了直升机旋翼回波的微多普勒模型。并基于该模型,以AH-64 武装直升机为例,分别对作直线运动和俯仰运动的直升机旋翼的微多普勒效应进行了仿真和数值分析。研究结果表明,通过对直升机旋翼的距离单元曲线以及微多普勒频谱的分析可以初步判断直升机的运动状态,为下一步运动直升机的微多普勒识别提供了参考和借鉴。     

基于多谐波微多普勒信号分析的目标摄动参数提取方法

针对具有微多普勒特征的摄动目标回波信号,该文提出了目标摄动频率、振幅参数的估计方法。基于摄动目标的多谐波微多普勒回波信号模型,推导出了谐波频域峰值比与目标振幅比、最大多普勒频偏与目标振幅的定量关系,实现了由摄动目标回波信号估计摄动参数。该方法适用于具有多谐波微多普勒特征的目标探测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

激光测速雷达下振动目标运动状态分析与仿真

激光雷达微多普勒效应在对目标探测、识别中测量精度高、抗干扰能力强,比传统微波雷达拥有更高的空间分辨率和灵敏度。本文基于激光探测,从理论上分析了振动物体在行进过程中产生的多普勒和微多普勒效应。建立典型运动模型,通过目标信号的频移图和频谱图可以很好地观测物体运动状态、分析振动特性。最后,在simulink下进行过程仿真并验证其有效性,对目标的识别和运动特性提取起到积极的作用。     

Doppler signatures of radar backscattering from objects with micro-motions

Radar backscattering from objects with micro-motions is subject to Doppler modulations that help determine dynamic properties of objects and provide useful information about the objects. Doppler modulations represented by joint time-frequency analysis provide useful time-varying Doppler characteristics and, thus, add additional time-dimension information to exploit motion characteristics. The author discusses how to simulate radar backscattering from objects with rigid body motions and objects with non-rigid body motions, and how to analyse, interpret and characterise Doppler signatures of objects that undergo these micro-motions. Precession heavy top and human locomotion are used as examples of rigid and non-rigid body motions, respectively. Radar micro-Doppler signatures derived from these motions illustrate the potential of the joint time-frequency analysis for exploiting kinetic and dynamic properties of objects.     

雷达目标旋转部件的微Doppler效应

目标的微动特征与目标属性密切相关,可作为目标识别的重要特征。对旋转部件,该文建立了具有空域时变特性的点散射模型。基于此模型,分析了由目标的旋转部件引起的微Doppler效应,对含有旋转部件的目标回波的时频特性进行了理论推导,并利用外场实测数据,得到了雷达目标回波的时频图,与理论推导的结果十分吻合,验证了理论推导的正确性。在此基础上,提出了一种基于短时傅里叶变换的目标微动参数提取方法,利用实测数据对目标的微运动参数提取进行了尝试,得到了很好的结果,为PD雷达的目标特征提取与识别提供了理论指导。