基于全极化的相参雷达迁飞昆虫观测

昆虫雷达是迁飞昆虫监测的重要工具。传统昆虫雷达是非相参体制,距离分辨率低,采用旋转极化方式,测量效率低。本文介绍了一种基于全极化的相参雷达系统,该系统工作在Ku频段,采用同时全极化体制,可同时测量目标HH、HV、VH、VV极化回波,采用调频步进频波形,合成信号带宽800MHz,距离分辨率高达0.2m。雷达采用单目标校准技术,利用金属球和倾斜的金属丝作为定标体进行极化校准;采用基于散射矩阵的昆虫朝向提取方法,从昆虫主特征值向量中提取朝向;采用基于相位调制的振翅频率提取方法,通过对目标振翅回波的相位进行傅里叶分析提取昆虫振翅频率。通过外场实验,验证了雷达极化校准的有效性以及测量昆虫朝向和振翅频率的能力。      

RCS动态测量雷达幅度相位校准技术

某相参雷达散射截面积(RCS)动态测量雷达可采用脉冲压缩技术,其接收机信号输出幅度、相位校准需要有标准信号源,目前国内能够买到的国外综合信号源,远不能满足校准要求.文中采用等效自校准原理,研制了RCS动态测量雷达幅度、相位校准系统,解决了采用脉冲压缩技术的RCS动态测量雷达的幅度、相位校准问题.     

瞬态极化雷达中极化测量与校准的数学原理及实验验证

瞬态极化雷达是一种具有两路正交极化通道独立收发能力的新体制雷达,可实现目标极化散射矩阵的瞬时测量。在对传统的瞬态极化雷达目标极化散射矩阵测量原理进行分析的基础上,详细介绍了基于模糊函数矩阵的极化测量新方法,给出了相应的信号处理流程;并提出了基于单个金属球定标体的极化散射矩阵测量结果校准方法;最后介绍了基于瞬态极化雷达试验系统开展的仿真实验、外场测量实验及实验结果。     

基于FFT的相控阵雷达校准方法

相阵控天线由于单元间互耦,器件的制造,组装误差,老化,热变形和组件更换的影响而产生幅相误差,必须进行校准和补偿。文中提出一种新的校准方法,先在相同的频率和环境条件下分别进行ＦＦＴ外校准和初次ＦＦＴ内校准确定内外场校正系数,然后在雷达使用期间只需作天线ＦＦＴ内校准就可获得理想的精度,用一２４单元实验阵列对此作了实验验证。此方法具有低设备量和高校准精度,适用于一维,二维相控阵雷达,尤其适合于机载或地面     

基于通道合成的数字阵列通道校准方法

通道校准是数字阵雷达的重要技术之一,校准精度影响波束指向、副瓣电平等多个波束形成指标,从而影响整个雷达性能。随着数字阵列规模的不断提升,通道校准对测试时间和测试精度的要求也随之提高。文中首先介绍了一种基于通道合成的数字阵列通道校准方法原理和组成,给出了该测试方法的校准算法;然后,与传统数字阵列通道校准方法的信噪比、记录量、测试时间、幅相标准差等校准性能进行比较;最后,给出了实际测量形成的天线方向图,验证了该方法的有效性。     

有关雷达反射截面测量的校准精度

在隐身技术受到高度重视的今天,这就需要对雷达反射截面(RCS)作高精度测量。为了提高测量精度,可将多种高性能的雷达测量仪器归并到雷达反射截面系统中。本文论述了校准精度和总的雷达反射截面测量系统的极限。校准目标的误差决定了雷达系统的最高精确度。还讨论了多路径效应、不需要的目标暗室(targetChamber)干扰和背景漂移。     

外场毫米波RCS测量中的无源标校法

结合外场测量实际，针对外场毫米波RCS（雷达散射截面积）测量的特点，对毫米波RCS测量中的无源实时标校方法进行了讨论。     

涂覆吸波材料目标RCS测量校准试验研究

雷达吸波涂层易受涂覆工艺、物理特性和气动应力等因素影响而破坏飞机整体的隐身特性。为评估雷达吸波涂层状态,在紧缩场对涂覆雷达吸波材料的目标展开RCS测量和分析。雷达散射测量系统的测量精度受定标体几何参数精度、测量方法、校准方法、系统稳定性等多种因素影响。在金属球定标体几何参数、场地制造装配精度和安装定位精度等已溯源至国家基准的基础上,针对测量和校准需求,研究了替代置换法的测量校准原理,开展了测量和校准试验,结果表明:在扫频测量基础上,通过时域频域变换、背景矢量对消、时间窗等技术滤除杂波干扰而获取线性度较好的系统校准曲线,用于涂覆雷达吸波材料目标的RCS测量校准,能有效提高测量效率和精度,确保量值一致,满足隐身飞机雷达隐身状态监控和校准需求。     

机载杂波测量雷达有源校准器的设计与分析

对机载杂波测量雷达有源校准器的基本原理和设计方法进行了介绍,描述了其各部分的性能,并对该设备在校准实验中所测得的结果进行了研究,证明了它成功用于机载杂波测量雷达定标的有效性。     

全极化昆虫雷达生物参数反演方法与外场定量试验验证

全极化雷达是新一代昆虫雷达的发展方向。本文介绍了全极化雷达的昆虫体轴朝向、体重和体长等生物参数反演方法。相对传统方法,这些方法精度更高,然而,这些方法仅经过微波暗室测量昆虫数据验证了可行性,还未经过实际全极化雷达外场测量验证。本文利用Ku波段全极化昆虫雷达,设计并开展了基于双无人机协同飞行悬吊昆虫的外场定量试验,测量了44只不同体型昆虫在不同朝向下的雷达数据,基于测量数据,成功验证了面向全极化雷达的昆虫生物参数反演方法在实际外场雷达的应用,并分析了测量精度。      

P 波段雷达成像电离层效应的地面观测与校正

对于高分辨率星载P 波段SAR 系统,电离层效应对P 波段SAR 会带来一系列较为严重的误差,这些误差与电波频率和电离层积分电子总量(TEC)值关系密切,并使得图像质量下降。为了获得高质量的图像,必须对电离层误差进行校正。该文基于电离层导致的匹配滤波失配的数学模型,指出获得准确的电离层TEC 是校正的关键,提出了一种高精度的基于SAR 回波相位反演电离层TEC 的测量方法,并利用地基P 波段雷达对空间目标进行穿透电离层步进频ISAR 观测验证,实测数据处理结果表明,该方法有效提高了电离层TEC 测量精度,改善了ISAR成像质量,可适于低频段星载SAR 系统的电离层效应测量与校正应用。      

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。      

双通道脉间变频外场RCS测试雷达的研究

该文研究了双通道脉间变频外场RCS测试雷达的设计方法,提出了一种波形设计和系统实现的途径。分析了目标像的失真与频率的数值关系。根据双通道雷达可以同时在2个频段上进行测试的特点,提出了一种根据测试数据推算目标径向速度的方法,从而能够进一步校正被测目标速度对成像的影响。使用该方法对外场实测数据进行了处理,处理后的目标像幅度有所提高,主瓣变窄,从而分辨率得到了提高。     

脉间随机捷变频状态下运动目标回波特征分析

频率捷变、尤其是脉间随机捷变频是雷达重要的反电子对抗手段。但是当雷达工作于脉间随机捷变频状态时,一般只能进行非相参信号处理,这样大大降低了雷达的探测性能,尤其是对动目标的处理性能。研究雷达在捷变频状态时的相参处理方式具有重要的军事应用价值。以全相参、频率捷变、数字化信号处理等雷达体制为背景,构建并分析了雷达处于捷变频状态时运动目标数字视频回波信号的特征模型,可以为进一步研究、设计雷达捷变频相参处理方式提供理论依据。     

Radar resolution properties of pulse trains

The concept of pulse compression has stimulated interest in the range and Doppler resolution properties of radar signals, but most of the theoretical investigations to date have been concerned with single pulse signals. The properties of coherent pulse trains, a practically important class of radar signals, have not received adequate treatment in the literature. Little information appears to be available on pulse trains using pulse-to-pulse waveform coding, frequency shifting, or repetition period staggering. The present paper attempts to fill a gap in the radar literature by analyzing the resolution potential of pulse trains. The treatment is limited to the practical class of pulse trains where all component pulses have identical envelopes and bandwidths, but the waveforms under these envelopes, frequency bands and repetition interval are left arbitrary. The results of the study convey an understanding of the effects of pulse train coding and thus give a clear indication of both the potential and the limitations of pulse trains in radar applications.     

金属平板的太赫兹雷达散射截面测量

为了测量金属平板的雷达散射截面,分别采用了太赫兹时域光谱系统和0.1 THz连续波测量系统两种方法进行测量,并从理论上分析了雷达散射截面测量模型。结果表明,对于太赫兹时域光谱系统,随着测量频率和角度的增加,其误差在增大;对于0.1 THz连续波测量系统,随着角度的增加,误差增大,随着被测目标尺寸增大,误差先减小后增大,实验最小误差均可达到-0.244dB。利用太赫时域光谱系统及0.1 THz连续波测量系统测量雷达散射截面均是可行的。太赫兹时域光谱系统具有频率取值范围大、角分辨率高的特点;而0.1 THz连续系统系统结构简单、成像速度快、使用方便。     

基于成像激光雷达的地形辅助导航研究

成像激光雷达通过扫描可以测量高精度的地形数据,基于成像激光雷达的地形辅助导航系统是纠正惯导误差的有效手段.根据激光雷达测距模型提出了基于成像激光雷达的地形辅助导航系统,将激光雷达看作一个多维距离传感器阵列,利用卡尔曼滤波器迭代估计系统的状态误差,从而纠正惯导累积误差.根据激光雷达测距关系推导了系统的扩展卡尔曼滤波方程,并对成像激光雷达多维测量数据采用最小均方误差准则进行融合,融合滤波器组合了多个测量数据的信息,有效克服了测量噪声和数据丢失对单个滤波器的影响,从而提高了导航性能.然后利用局部可观测性对系统的性能进行了分析,并对提出的算法作了大量的仿真实验进行验证.     

基于改进正交匹配追踪算法的压缩感知雷达成像方法

运算复杂度高是基于压缩感知(CS)的雷达成像方法走向实用亟待克服的难题。该文利用雷达目标散射率分布的稀疏性,研究了基于改进正交匹配追踪(OMP)算法的2维联合压缩成像方法。首先建立了步进频雷达回波的稀疏表示模型,根据稀疏字典和压缩测量的2维可分离特性,提出一种改进的OMP算法用于雷达图像形成,大大提高了计算效率,并很容易扩展到其他贪婪类算法中。从理论上对几种CS成像算法的性能及资源需求进行了分析比较,表明所提供的算法相比常规的CS算法在存储量和计算量上均具有显著的优势,仿真及暗室数据实验验证了所提成像算法的有效性。     

天线时域近场测量中的时基及幅度修正技术

 在天线时域近场测量中由于脉冲信号源的时基抖动和幅度变化所带来的误差是测量中最主要的误差,其中尤以时基误差最为严重,它使得方向图畸变到了无法容忍的程度.本文即针对此问题提出了天线时域近场测量中的时基及幅度修正技术.该技术在测量通道之外增加了一个参考通道,通过检测参考通道信号提取出脉冲信号源的时基及幅度变化,进而以此修正测量通道的信号.大量的实际测量表明该技术稳定可靠.通过对比试验发现,使用该技术的时域近场测量结果的精度达到甚至优于频域近场测量结果的精度.     

舰载三坐标雷达测向误差估计及其修正方法

分析了舰载三坐标雷达机械稳定平台动态误差引入的仰角和方位测向误差。提出了修正该误差的一种解决方案，并估计了修正后的测向精度。