微动目标雷达特征提取、成像与识别研究进展

微动目标的雷达特征提取、成像与识别技术是雷达目标精确识别领域极具发展潜力的研究方向之一。该文首先简要阐述了微动的相关概念,然后综述了近年来微动目标回波建模、微动特征提取、微动目标成像以及基于微动特征的雷达目标分类与识别等方面的研究现状,并介绍了几种典型前沿应用,最后对微动目标雷达特征提取、成像与识别的研究发展趋势进行了展望。      

合成孔径雷达微动目标特征提取与参数估计研究进展

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)探测区域中存在一类微动目标,深入研究SAR回波中的微动特征信息,可以获取反映目标结构、运动等信息的特征量,在战场侦察监视、目标识别、精确制导等领域具有重大意义。为此,介绍了SAR-微动目标指示(SAR-MMTI)的概念及其国内外研究历史,综述了对SAR微动目标的特征提取与参数估计方法的研究现状,指出在SAR微动目标的探测运用中仍然存在算法运算量大,抗杂波噪声能力弱,无法适应多微动目标、大微动目标和复合微动目标等问题,提出了解决问题的思路,给出了仿真结果并对SAR微动目标特征提取与参数估计的发展趋势进行了展望。     

一种空间微动目标宽带雷达干涉三维成像方法

空间微动目标3维成像在目标特征信息感知方面具有优势,对于实施空间目标成像、分类、识别等任务具有重要现实意义。据此,该文针对L型天线阵列成像系统,提出一种基于改进的粒子群优化的空间微动目标宽带雷达干涉式3维成像方法。首先,分析了目标回波信号的微多普勒特性,建立参数化表征模型。其次,基于所提优化算法重构各天线回波信号的微多普勒相位项,通过对各回波信号相位项的干涉处理,获得干涉相位差,并推导干涉相位差与目标空间坐标的关系,从而重构真实3维坐标,获得微动目标3维图像。相较于已有方法,所提方法基于干涉式成像思想,在无遮挡和有遮挡效应的条件下,均可重构微动目标真实空间坐标和3维图像,并且具有较好的鲁棒性。最后,仿真计算验证了该方法的有效性。     

太赫兹雷达目标微动特征提取研究进展

微动特征是目标探测与识别的重要辅助特征。随着近年来太赫兹研究的兴起,太赫兹雷达目标微动特征提取正在逐渐凸显出其特殊优势。本文首先对近年来国内外太赫兹频段雷达目标微动特征提取方面的研究进行整理总结,从太赫兹频段微动特性分析、微动特征提取和微动目标成像等几个方面进行了深入的介绍和分析。然后针对太赫兹频段的优势和特殊性,介绍了本单位在太赫兹微动目标特性分析、特征提取和高分辨高帧频成像方面的工作。最后对太赫兹雷达目标微动特征提取的发展趋势进行了展望,并分析了本领域值得进一步深入研究的技术方向和有待解决的技术难题。      

基于AlexNet-BiLSTM网络的锥体目标微动分类

针对典型弹道锥体目标分类需构造、提取人工特征而缺乏通用性及智能性的问题,提出一种利用卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）与长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）相结合的网络模型,对弹道锥体目标的微动时频图实现智能分类的方法。首先,分析弹道锥体目标的微多普勒特征,得出不同微动形式的微多普勒频率;然后,利用AlexNet网络的图像特征提取能力与BiLSTM网络的时序特征提取能力构造AlexNet-BiLSTM网络模型,并通过模拟雷达回波生成的时频图数据集对网络进行训练、调试;最后,仿真结果表明该网络能实现弹道锥体目标的智能微动分类,验证了该网络的有效性及鲁棒性。      

太赫兹雷达直升机旋翼目标微动特性研究

直升机旋翼微动形成的微多普勒特征对于战场环境下直升机目标探测识别具有重要意义,掌握直升机旋翼的微动特性是雷达目标辨识的前提。太赫兹雷达波长短,多普勒效应显著,迫切需要掌握太赫兹频段旋翼目标微动特性。首先对偶数叶片和奇数叶片的螺旋桨目标进行建模,分别使用微波波段(3 GHz)与太赫兹波段(120 GHz,220 GHz)雷达对目标进行仿真分析,并从目标的回波信号特征出发提取多普勒频移信息,利用短时傅里叶变换进行时频分析,对比分析目标与雷达参数对其多普勒效应的影响及调制关系。仿真结果表明：在转速、视角以及直升机叶片长度均相同的情况下,太赫兹频段下的微多普勒效应比微波频段显著增强,多普勒曲线也更加清晰,叶片细节更加丰富。应用太赫兹雷达提取微多普勒信息能够为直升机目标识别提供重要特征。     

基于时频图的微动目标运动参数提取和特征识别的方法

空间运动特征是导弹目标识别所依据的主要目标特性之一。该文通过在散射中心模型下,研究了导弹微动时回波的时频变化的特性,并由此提出了一种用于估计多散射点瞬时多普勒的线性和的新方法。对该线性和做傅里叶变化,能够有效地估计目标自旋、锥旋、进动频率,周期等运动参数。在此基础上,提出多普勒线性和的傅里叶谱的波形熵特征可以很好地用于实际中弹头和诱饵的识别。结果表明该方法可有效地区分弹头和诱饵。     

基于逆Radon变换的微动目标重构研究

目标微动对雷达回波的调制效应包括微多普勒调制、高分辨像调制和RCS调制等。根据单频和线性调频信号下典型微动目标的电磁回波模型,分析了微动在单频回波和高分辨距离像上的调制特性,在研究了微动目标的微多普勒时频图以及距离像-时间序列图的调制规律后,提出了基于逆Radon变换重构微动目标二维强散射中心分布的方法,对于微动目标利用回波高分辨距离像序列和时频分布图实现了目标二维重构,通过对仿真实验和暗室测量数据实验验证了该方法的可行性和有效性。     

基于局部散射中心的近、远场微动回波时频分布特性的解析表达

微多普勒效应是由目标(或其部件)的转动、振动、进动等微动引起的频率调制现象,能够反映目标的几何结构和运动状态。该文全面分析了近、远场探测条件下目标扇叶转动引起的微动回波的时频分布特性。首先建立了近、远场雷达微动回波模型。然后从远场微动回波模型中推导其瞬时频率表达式,结果表明远场微动回波的时频图中包含由叶尖散射点、叶彀散射点和镜面反射点引入的正弦型flash、零频flash和矩形flash。最后,在近场条件下,直接推导得到上述3类局部散射点的瞬时频率表达式,表明近场微动回波时频图呈现类正弦型flash,零频flash和部分余弦型flash的组合。该文还从积分运算性质和电磁散射理论两方面解释了上述flash的形成机理,揭示了它们与扇叶数目、尺寸、转速等参数之间的关系。该文结果将有助于目标精细化建模、分类识别等应用。仿真和实测数据结果均证明了分析结果的正确性。     

基于微多普勒的微动点目标参数估计

给出了基于微多普勒的点目标参数估计一般方法,以时频分析和变采样率滤波为工具,系统地研究了点目标微多普勒提取,给出了几种典型的微动点目标参数估计方法,包括二阶运动、三阶运动、阻尼运动、正弦振动和复合运动,仿真结果证明了该方法的有效性。     

多载频MIMO雷达中目标旋转部件三维微动特征提取方法

雷达目标的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径,近年来获得了广泛研究.将多输入多输出(MIMO)雷达技术引入雷达目标微多普勒效应研究,在分析多载频MIMO雷达中目标旋转部件微多普勒效应的基础上,提出了一种雷达目标三维微动特征提取方法.该方法通过在回波时频平面上消除目标主体运动产生的多普勒频移,构造相应的Houg...     

雷达微多普勒特征提取和目标识别研究现状

自从雷达目标微多普勒现象被发现以来,雷达目标的微动特性在雷达目标探测与识别中受到越来越多的关注,对目标微动特性的测量和分析正在成为当前目标探测与识别领域的新兴研究方向。文中主要介绍了目标微动和微多普勒效应的概念,比较分析了目前目标微动的测量与分析处理技术,并且着重从几个方面分别介绍了目前微动特征提取的应用现状,接着就目前较常用的几种微多普勒目标识别分类器的识别率进行了比较和分析,最后对目标微动特性研究的发展趋势和技术难点进行了预测和总结。     

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。     

基于Deeplabv3网络的飞机目标微动信号分离

针对空中飞机目标的微多普勒效应提出一种基于时频图与深度神经网络分离直升机、螺旋桨和喷气式三类飞机旋转部件和机身的方法。本文从飞机目标时频图像素差异着手,根据深度学习语义分割网络提取飞机目标时频掩膜图,将掩膜图与飞机目标多分量时频矩阵进行乘法拟合,实现三类飞机目标多分量信号分离。通过建立的仿真数据集进行多组实验,结果表明对飞机目标多分量信号,深度学习语义分割网络提取时频掩膜的方法能够很好地分离机身和旋转部件信号,并起到抑制杂波的效果。     

旋转目标距离像长度特性及微运动特征提取

本文提出了利用旋转目标高分辨一维距离像的长度变化特性提取目标旋转半径和旋转速度等微运动特征的新方法.重点分析了旋转目标一维距离像的长度特性,指出当目标旋转时,微运动造成的一维像"虚假"长度和目标真实长度在雷达视线上的投影共同构成了目标的一维距离像.当目标匀速转动时,其一维距离像的长度变化服从正弦绝对值曲线,并根据这种变化特性,提出了两种提取旋转目标微运动特征的新方法.最后,设计了外场试验,通过实测数据证明了本文的观点和特征提取方法的有效性.     

微动目标多普勒谱分析和参数估计

首先建立了转动线形目标和进动锥形目标的回波模型,分析了三种典型微动目标的多普勒谱,引入低通谱宽和带通谱宽的概念,推导了机动点目标低通谱宽以及转动线形目标带通谱宽表达式,对进动锥形目标的低通谱宽进行了数值分析,给出了基于多普勒谱的微动参数估计方法,最后进行了仿真,证明了理论分析的正确性.     

阵列式射频仿真系统中目标特性仿真与实现

介绍了几种目标RCS模型及阵列式射频仿真系统中目标模拟原理,在此基础上提出了一种将目标RCS统计模型运用到射频仿真系统中的方法。仿真试验表明该方法具有实现简单、计算量小等优点,对于提高射频目标模拟的逼真度及仿真试验的置信度具有一定参考价值。     

基于微多普勒效应的雷达目标识别算法

对微多普勒信号进行了建模仿真分析，提出了基于微多普勒信息的雷达目标识别算法。利用改进的经验模型分解方法来提取微多普勒特征，使用相关匹配算法构造分类器。仿真结果验证了该目标识别算法的正确性和可行性。     

目标特性雷达数据处理及RCS解算过程

阐述了目标特性的含义 ;RCS测量原理 ;介绍了在多目标雷达的目标特性测量系统中 ,测量设备的组成 ;从软件上实现对记录的多目标数据进行的多目标数据分离 ;多目标的雷达测量数据和回波里的多目标特性数据融合 ;解算RCS的参数标定 ;最后 ,根据融合后的标准球数据和目标数据再用相对法求得目标的RCS值