空间进动目标的宽带雷达特征信号研究

 本文将空间目标进动模型、宽带电磁散射计算模型以及线性调频(LFM)雷达回波信号模型相结合,提出了一种空间进动目标宽带雷达特征信号预测与高逼真度仿真的方法.利用进动目标的微波暗室测量数据,从雷达散射截面(RCS)和高分辨一维距离像时间序列两方面对模型的逼真度进行了验证,并在此基础上仿真了空间目标的动态宽带LFM雷达回波,分析了理想点散射体仿真进动目标特征信号的局限性和成对回波对雷达成像的影响.     

微动目标OFDM雷达回波调制机理分析

 微动目标对雷达回波产生调制,不同的信号形式调制效应也不同.正交频分复用(OFDM)雷达信号同时具有宽带距离分辨和窄带多普勒分辨能力,能更全面深入地揭示微动的调制效应.本文在建立微动散射点目标OFDM雷达回波模型的基础上,从高分辨距离像和微多普勒两个方面推导了微动对OFDM雷达回波的调制机理,并分析了调制效应与雷达参数、微动参数之间的关系,指出OFDM雷达信号结合了线性调频信号与脉冲多普勒雷达信号在微动分析方面的优势,为微动特征提取与目标识别提供了更有利的条件.仿真试验和暗室测量数据分析验证了结论的合理性.     

基于FPGA的雷达目标模拟

目标模拟在雷达的研制和生产中,不仅能加快项目开发的进度,还可降低研制成本。文中研究了基于FPGA实现雷达目标模拟系统的方法,搭建了以Xilinx公司Virtex-6系列芯片为核心的硬件平台。该系统可实时模拟点目标回波,能适应复杂调制波形。此外,文中还结合基于线性调频信号的验证,通过脉冲压缩等方法对系统的性能进行了测试,分析了雷达回波的信息。仿真结果表明,在理论的距离为1 200 m,延迟时间8 μs的条件下距离误差仅为11 m,延迟时间误差0.07 μs,在本项目允许范围内。系统可较好地实现雷达目标模拟。     

基于电磁测量数据的ISAR目标虚假回波合成方法

生成高逼真模拟目标特性的虚假回波是逆合成孔径雷达(ISAR)欺骗干扰的关键.提出了一种基于目标电磁测量数据的虚假目标回波合成方法,首先测量待模拟目标的电磁特性,将目标电磁测量数据解频调后提取幅度和相位信息作为调制参数,对干扰机截获的雷达信号进行调制生成虚假信号.该方法能高逼真地模拟目标的电磁散射特性,对ISAR形成有效欺骗干扰.在给定目标特性条件下,分析了雷达信号参数对虚假目标成像尺寸的影响,并通过仿真验证了理论分析的正确性.     

海况对海面目标雷达回波的影响分析

海面自身随机多变的特性会对海面目标的雷达回波信号检测产生重要影响。文中利用分形方法对海面建模仿真, 模拟了五种不同的海况,基于雷达工作原理设计了一款雷达视频回波信号仿真软件,提高了仿真的逼真度和实时性。针对雷达散射截面(RCS)不同的舰船目标模拟仿真雷达回波,研究了海况对海面目标雷达回波的影响。结果表明:随海况等级的增加,海杂波噪声信号增强,RCS 相对较小目标的雷达回波会逐渐被海杂波淹没。海面目标雷达回波仿真软件既能用于分析海面及目标的电磁散射特性;同时,在目标检测与识别中会有重要应用价值。     

动目标雷达信号的模拟

在计算机软件的支撑下,动目标雷达信号模拟系统对高速运动的多种空中目标的回波信号进行模拟,并使输出的脉冲波形及幅度特性符合动目标雷达及回波信号的物理特征。 本文简要介绍航路模拟系统软件,重点介绍信号模拟天线方位波来模拟、机型控制、距离调制和脉冲多卜勒调制的物理特征并提出模拟的方法。     

一种高分辨力雷达扩展目标模拟系统设计与实现

针对高分辨力雷达扩展目标回波模拟，文中设计并实现了一种高分辨力雷达扩展目标模拟系统。建立了一维距离像目标、二维面目标、三维体目标的目标回波模型，结合宽带射频接收机技术、大瞬时带宽基带回波信号产生技术、目标RCS(Radar Cross Section)数据获取与调制技术以及宽带捷变频率合成器等关键技术完成了高分辨力雷达扩展目标模拟系统的设计与实现。使用该系统对某典型战斗机目标进行了射频仿真和二维成像处理，并将射频仿真和二维成像处理结果与使用RadBase仿真软件对该典型战斗机目标的仿真结果进行对比，验证了该系统的有效性。验证结果表明，该系统的射频仿真二维成像处理结果和RadBase仿真软件的仿真结果基本一致。     

信号模型简化对雷达仿真误差的影响

相对于功能仿真,雷达信号仿真的逼真度高,但运算量大。为了满足实时性要求,在构建雷达仿真模型中,采用了窄脉冲无调制信号代替线性调频(LFM)信号。对信号模型简化引起的误差进行了分析。首先分析了LFM信号通过相控阵天线后包络的变化,由此引起的对探测距离的影响,然后针对探测海上低空飞行的目标,研究了经海面多路径反射回雷达的目标回波的频谱,并仿真出两种信号的回波幅度。结果表明,信号简化对距离探测和传播特性的仿真无影响。文中分析方法在构建仿真模型时具有一定的借鉴作用。     

基于散射中心模型的舰船LFM雷达回波仿真

关于雷达回波的模拟,目前研究最多的是简单场景下点目标模型的回波仿真。针对复杂的海情背景,提出用散射中心模型仿真舰船目标LFM雷达回波的方法。首先模拟了弹道轨迹及舰船摆动,然后利用2D-ESPRIT算法提取出舰船的二维散射中心位置分布及其类型参数,并推导出舰船的散射中心回波模型。该回波模拟方法不仅流程清晰、完整,而且仿真场景复杂、回波结果逼真度好。最后用MATLAB仿真分析了舰船的LFM雷达回波及其一维距离像,验证了模型的正确性和实用性。     

雷达目标反射信号二次调制特征的计算和模拟

提出了一种空中目标雷达回波信号二次调制特征的模拟方法.建立了空中目标发动机旋转部件的反射信号模型,模拟飞机发动机旋转桨叶的雷达截面积、旋转转速、微多普勒频率等特征.通过仿真分析了不同观测角度情况下,空中目标反射信号的时域和频域二次调制特征.     

基于通用仪器的DRFM 雷达目标模拟器实现

在雷达测试系统中,需要模拟目标回波;同时,为了测试雷达的抗干扰特性,还需要产生欺骗干扰的信号。数字射频 存储(Digital Radio Frequency Memory,DRFM)由于可以高保真地存储和复制采样信号,测试系统不仅能产生多个假目标, 还能产生距离拖引干扰和速度拖引干扰,是现代雷达目标测试的首选方式。文中基于通用的矢量信号源SMW200 A和实时频谱仪FSW构建的DRFM雷达目标模拟器,实现了雷达多目标实时模拟和干扰模拟,模拟器工作频率覆盖10 kHz ~40 GHz,能够实现雷达多辐射源的信号产生、多目标回波特性、欺骗干扰、噪声干扰、多种环境杂波、合成孔径雷达面目标模拟等。基于通用仪器构建的DRFM 模拟器实现了雷达目标模拟器的通用化和标准化,适合各种雷达系统的测试需求。     

高速目标雷达微多普勒特征提取

目标组成部件的机械振动或旋转(微运动动力学)会在目标的雷达回波上产生频率调制,人们将由振动或旋转产生的调制称为微多普勒现象。微多普勒特征可以被认为是运动物体的独特现象,能够提供用于目标分类识别的附加信息。文中关注高速目标的微多普勒特征提取,讨论了高速带来的距离走动补偿、平动多普勒位移校正、雷达信号条件和微多普勒特征提取方法,仿真了一种高速目标微多普勒分析方法,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于GRECO的复杂目标ISAR图像仿真

提出一种与图形电磁计算方法相结合的1SAR图像实时仿真方法.利用图形电磁计算(GRECO)方法得到运动目标的电磁散射数据,通过发射线性调频信号得到运动目标的雷达回波,并对仿真回波进行ISAR成像处理.与传统采用点目标仿真不同,该文是对实际三维目标直接仿真成像,更加接近实际,更加适合应用与成像效果分析、算法改进和抗干扰方面的研究.对于目标表面散射场的分析,是基于高频预估理论:采用物理光学(PO)法与物理绕射理论(PTD)来进行计算.从对复杂目标的仿真结果来看,该方法是准确有效且具有实时性的.     

基于正向建模的目标超宽带电磁脉冲雷达回波仿真

为了快速获取超宽带（ultra-wideband,UWB）电磁脉冲激励下雷达目标的时域电磁响应,提出了一种基于散射中心正向建模的目标时域回波仿真方法.从目标几何模型出发,利用空间射线分集技术对强散射源进行分离,通过模型参数正向确定方法构建出目标的属性散射中心模型,用以表征目标高频电磁散射特性,并在UWB电磁脉冲激励下进行仿真运算,获得目标时域回波信号.以典型目标SLICY为例,基于正向建模的散射中心模型,快速获取不同UWB电磁脉冲激励下的雷达回波信号,与高频仿真方法得到的一维距离像（high resolution radar profile,HRRP）进行对比分析,吻合良好.由此验证了本文提出的回波仿真方法的有效性,为不同辐射源激励下目标的快速电磁响应研究提供了一种新思路.     

基于窄带微多普勒调制的锥体目标参数估计

当雷达对锥体目标发射窄带信号时,进动调制会使回波中包含的散射中心瞬时频率发生周期性变化,这种变化可以反映出目标几何尺寸与结构特性,针对此该文提出一种基于窄带微多普勒调制的空间锥体目标参数估计方法。首先对目标散射特性进行分析,推导进动引起的目标散射中心瞬时频率变化公式;然后利用时变自回归模型估计散射中心瞬时频率,并对估计结果进行重新关联以消除其中出现的关联错误;最后根据锥顶和锥底散射中心瞬时频率变化性质,结合目标弹道估计得到目标几何尺寸参数及微动参数。基于电磁计算数据的实验结果验证了该文所提方法的有效性和精确性。     

基于Salisbury屏幕的UHF雷达频谱搬移

为了减缩雷达反射截面(RCS),提高工作带宽,该文基于时控反射面提出一种新型Salisbury屏幕,研究UHF雷达的频谱搬移。首先利用电磁特性的可控性,设计一种由可调电阻层、介质层和金属接地层构成的反射调制板,然后构建动态二相传输线等效电路,并且在周期性频率选择表面(FSS)加载一层电感。理论推导和仿真验证表明该屏幕能对大带宽多方向、不同极化的UHF雷达来波信号进行频谱搬移,减缩RCS,降低远距离移动目标的检测概率。     

船舶航行辐射噪声信号仿真方法研究

船舶航行辐射噪声是被动声纳探测、声纳目标识别、听音判型等工作的重要信息源,其信号仿真是解决上述研究工作中噪声样本类型少或数量不足的有效方法,前提是所仿真信号必须满足逼真度要求。提出了一种基于实测信号重构的船舶航行辐射噪声信号仿真方法。通过谱估计提取信号的连续谱、线谱、调制谱特征,根据谱估计数据合成满足信号谱特征要求的船舶航行辐射噪声,并通过听觉感受调整调制谱参数。仿真结果显示所合成船舶航行辐射噪声信号能够从谱估计和听觉感受两方面逼近实测辐射噪声信号。      

基于实采数据的海杂波与气象杂波模拟

雷达模拟器中杂波信号的逼真程度对雷达职手的训练质量起着至关重要的作用.如果海杂波和气象杂波的数学模型产生的模拟信号不够逼真,就无法满足雷达职手的训练要求.文中根据训练态势中设定的自然环境条件,对外场实验中采集到的真实杂波数据进行位置和强度上的处理,从而产生满足战术训练要求的海杂波和气象杂波信号.由雷达模拟器的终端显示可知,该方法产生的海杂波和气象杂波信号具有很高的逼真度,可以满足雷达职手的训练需要.     

High resolution parametric modelling for two-dimensional radar target using prony algorithm

On the conditions of low-resolution radar, a parametric model for two-dimensional radar target is described here according to the theory of electromagnetic scattering and the geometrical theory of diffraction. A high resolution estimation algorithm to extract the model parameters is also developed by building the relation of the scattering model and Prony model. The analysis of Cramer-Rao bound and simulation show that the method here has better statistical performance. The simulated analysis also indicates that the accurate extraction of the diffraction coefficient of scattering center is restricted by signal to noise ratio, radar center frequency and radar bandwidth.