一种外场动态全极化RCS测量标校方法

在外场条件下,获取动态目标全极化雷达截面(RCS)特性是电子对抗和目标隐身研究的需求.分析了目标RCS极化散射矩阵测量体制,研究了外场动态全极化RCS测量的标校方法,并在实际测量中对此方法进行了验证.该方法可为外场动态目标全极化RCS测量提供参考.     

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。      

全极化雷达幅相不一致对昆虫朝向估计的影响

昆虫雷达通过测量波束中昆虫的极化信息,估计昆虫头部朝向,进而完成对昆虫迁飞轨迹的监测.但是,全极化雷达系统中的非理想因素会影响到昆虫头部朝向的估计精度.为了研究全极化系统幅相不一致对朝向测量的影响,本文对昆虫极化散射特征和全极化系统建模,并对朝向误差进行分析,得到了朝向误差和通道间幅相不一致的关系.理论分析和仿真结果表...     

宽带全极化垂直昆虫雷达设计及校准关键技术研究

宽带全极化垂直昆虫雷达是一种利用宽带信号实现空中单只昆虫分辨,利用多极化通道实现昆虫全极化测量的雷达系统.当被测昆虫体型在不同极化轴向的电磁波反射功率可明显分辨时,该雷达可利用"当极化方向平行于昆虫体轴时,回波功率最大"的基本原理,通过测量昆虫极化散射矩阵,获取昆虫体轴方向,对研究昆虫定向迁飞规律具有重要的作用.当前垂...     

Ku波段全极化雷达昆虫体型参数反演

为实现Ku波段昆虫雷达体型参数测量,基于全极化测量装置在微波暗室测量的昆虫数据,分析了Ku波段昆虫雷达散射截面积(Radar Cross-Secion,RCS)特性.发现大昆虫为谐振区散射,无法基于RCS反演体型参数.为保证雷达体型测量准确性,必须将大昆虫识别并剔除;为此,提出相对特征相位和RCS参数联合的大昆虫辨别方法.在此基础上,分析了中小昆虫体型与特征参数的关系,发现这些特征参数均能较好的反演昆虫体长/体重,从而给出Ku波段昆虫体长、体重反演经验公式.     

新体制极化测量雷达的瞬态极化测量性能分析

瞬态极化雷达采用同时发射、同时接收的测量体制,可以利用正交极化通道的单次回波信号测量目标极化散射矩阵。首先给出了窄带瞬态极化雷达信号模型和信号处理方法;然后详细分析了两类瞬态极化雷达信号波形(频移脉冲矢量波形和正负调频斜率LFM矢量波形)的测量性能;最后用国防科技大学研制的X波段瞬态极化雷达系统开展外场实验,实验结果表明:与分时极化测量结果相比,两者的相对幅度测量结果差异小于2 dB,相对相位测量结果差异小于10,°从而验证了瞬时极化测量的有效性。     

基于定标体散射特性的天线极化特性的测量

天线的极化特性是描述天线性能的重要参数,是雷达目标特性测量领域的基础性问题,对于实际的雷达天线而言,其极化特性的外场测量是一项复杂而又艰巨的工作。文章提出了一种基于定标体散射特性的天线极化特性的测量处理方法,建立了雷达波束扫描定标体的接收回波模型,可实现对线极化和圆极化天线极化特性的测量,给出了外场实验布局和测量步骤,实测数据和仿真实验证明了该方法的可行性。该方法能够有效地减少设备量和降低测量成本,提高雷达远场的逼真度。     

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。     

昆虫雷达散射截面积特性分析

昆虫雷达是观测昆虫迁飞最有效的工具。研究昆虫的雷达散射截面积(RCS)特性对于昆虫雷达目标识别有着重要意义。该文将分析昆虫的静态RCS特性和动态RCS特性。首先,基于实测的X波段全极化昆虫RCS数据,分析昆虫的静态RCS特性,包括水平和垂直极化RCS随体重变化规律以及昆虫极化方向图随体重的变化规律。其次,总结当前通过电磁仿真研究昆虫RCS特性所用到的介质和几何形状模型,并对比了水、脊髓、干皮肤和壳质与血淋巴混合物4种介质和等体型扁长椭球体、等质量扁长椭球体和三轴椭球体3种几何模型组成的12种介质模型,经过电磁仿真结果与实测数据相对比发现脊髓介质等质量扁长椭球体模型与实测昆虫RCS特性最接近。然后,基于Ku波段高分辨昆虫雷达外场实测昆虫回波数据,分析了昆虫动态RCS的起伏特性,将实测昆虫动态RCS起伏数据与4种经典的RCS起伏分布模型χ2, Log-normal, Weibull和Gamma分布分别进行了拟合分析,从最小二乘拟合误差和拟合优度检验结果可以看出,相比于其他3种模型,Gamma分布可以较好地描述昆虫目标RCS起伏的统计特性。最后,综述了昆虫RCS特性在昆虫雷达测量昆虫朝向、体重等参数测量的应用。     

高分辨相干极化GTD散射模型及其应用

针对高分辨极化测量雷达体制,研究了雷达目标的高分辨极化特性的建模与提取问题.建立了能够精确描述雷达目标高频极化散射的高分辨相干极化GTD(CP-GTD)模型,并提出了基于CP-GTD模型的全极化散射中心参数估计方法.与常规GTD方法相比,CP-GTD方法的突出优点在于它不需要进行散射中心关联,并且能准确估计散射中心的相干散射矩阵.此外,全极化信息的利用,使其具有精度更高、速度更快等优点.基于仿真和实测数据的实验结果验证了CP-GTD模型的优越性.     

基于新型扫描昆虫雷达的迁飞昆虫目标检测及密度反演

我国是全球最重要的动物迁飞场,水稻、小麦、玉米等作物重大害虫在我国远距离迁飞,严重威胁我国粮食生产安全。由于昆虫迁飞多发生在夜间,雷达的全天候、全天时探测特点使其成为昆虫迁飞监测最有效的手段。扫描昆虫雷达是昆虫迁飞监测的典型体制,可获取扫描空域内迁飞昆虫数量分布、密度等。但传统扫描昆虫雷达采用两维机械扫描,扫描空域非连续,且数据率低、分辨率低,难以实现迁飞虫量与分布的准确探测。本文提出一种新型迁飞昆虫扫描雷达,采用俯仰电扫、方位机扫的高分辨相控阵体制,可对大范围空域（方位0°~360°、俯仰5°~85°）进行快速扫描,获取迁飞昆虫精细的数量分布与密度。其中,数量分布主要面临低仰角强杂波下的弱小昆虫目标检测问题;密度主要面临相控阵俯仰波位捷变下等效雷达扫描体积计算问题。为此,本文进一步提出了基于静态杂波图的自适应变参VI-CFAR检测算法与基于雷达扫描体积微元化的密度反演算法,并通过仿真与实测数据验证了方法的有效性。目前,该系统已布设于山东省东营市现代化农业示范基地开展业务运行,可获取夜间迁飞昆虫的空间精细分布与密度,成功观测到迁飞昆虫的高度成层等科学现象,可为昆虫迁飞空间结构机理分析提供关键支撑。      

基于和差波束极化特性的目标极化散射矩阵测量方法研究

该文建立了一种基于常规单脉冲体制的目标全极化散射矩阵测量算法。首先证明了该型雷达天线具有复杂的极化结构,并且对回波信号的极化特性有一定的敏感性。利用单脉冲雷达和差通道的极化特性在获取目标角度信息的同时利用一个脉冲重复周期即可完成目标极化散射矩阵的测量,降低了全极化单脉冲雷达研发的系统复杂度和设计成本,通过电磁计算和仿真分析验证了上述研究的正确性。这对于开发现有雷达装备的极化测量处理能力、提升其抗干扰和目标识别能力具有一定的启发和指导意义。     

全极化雷达极化标校技术研究

受各种非理想因素的影响,极化测量雷达难以直接测得目标准确的极化散射矩阵（polarization scattering matrix,PSM）,因此,高精度极化标定是准确获取和利用目标极化信息的基础.本文从极化标校的基本原理出发,建立了PSM测量的误差模型,分析了主要误差因素对PSM测量结果的影响,阐述了无源和有源极化标定方法并对其性能和适用场景进行比较,分析了极化标校器的参数对极化标校精度的影响.分析结果表明,目标的交叉极化分量与极化测量雷达系统的极化隔离度处在相同水平时,目标的交叉极化分量测量结果会明显偏离其真值,通过极化隔离度优于测量系统隔离度无源或有源极化定标体对系统进行标校可以减小系统极化隔离度带来的测量误差.本文工作为极化定标体的研制和全极化测量雷达的系统标校奠定了基础.     

Single-baseline polarimetric SAR interferometry

Examines the application of single-baseline polarimetric SAR interferometry to the remote sensing and measurement of structure over forested terrain. For this, a polarimetric coherent scattering model for vegetation cover suitable for the estimation of forest parameters from interferometric observables is introduced, discussed and validated. Based on this model, an inversion algorithm which allows the estimation of forest parameters such as tree height, average extinction, and underlying topography from single-baseline fully polarimetric interferometric data is addressed. The performance of the inversion algorithm is demonstrated using fully polarimetric single baseline experimental data acquired by DLR's E-SAR system at L-band     

Beta分布下基于白化滤波的极化SAR图像海面舰船目标CFAR检测方法

在杂波纹理服从Beta分布的极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar,POLSAR）图像目标检测中,提出了一种基于多视极化白化滤波（Multilook Polarimetric Whitening Filter,MPWF）的恒虚警（Constant False Alarm Rate,CFAR）检测解析新方法.首先,假设乘积模型中纹理变量服从Beta分布,推导得到MPWF检测量的概率密度函数（Probability Density Function,PDF）.然后,对概率密度函数积分得到虚警概率关于检测门限的解析式,并设计相应的CFAR检测流程.最后,提出了基于MPWF的对数累积量估计方法,对Beta分布纹理变量参数u和v进行估计.通过实测数据验证了新方法的有效性.实验结果表明Beta分布对某些区域的极化SAR数据有更好的拟合效果,同时新方法与已有方法相比具有更好的CFAR保持能力.     

Polarimetric Characteristics of sea ice in the sea of Okhotsk observed by airborne L-band SAR

The Phased-Array L-Band SAR (PALSAR) aboard the Advanced Land Observing Satellite (ALOS) is capable of globally acquiring fully polarimetric data. In order to confirm the ability of L-band polarimetric synthetic aperture radar (SAR) to investigate sea ice before the ALOS launch, we conducted a field experiment using an airborne Polarimetric and Interferometric SAR (Pi-SAR) in the Sea of Okhotsk in 1999. This paper presents the analyzed results of data acquired in that experiment. The extracted polarimetric parameters of several ice types suggested that polarimetric coherences and phase differences between right-right (RR) and left-left (LL) are good candidates for discriminating ice types. The polarimetric anisotropy as well as the beta angle of the first eigenvector calculated in the polarimetric decomposition procedure are alternative parameters that are sensitive to ice type differences. Due to the low depolarization characteristics of open water, it could be discriminated from sea ice by scattering entropy in all incidence angle ranges. From the relation between ice thickness and the polarimetric parameters, we found that backscattering coefficients and vertical (VV) to horizontal (HH) backscattering ratio are highly correlated with ice thickness. Since the ratio is sensitive to ice surface dielectric constants, a simple simulation using the integral equation method surface model was conducted by using the physical parameters of typical sea ice. A two-dimensional ice thickness map was derived from an empirical relation between the VV-to-HH backscattering ratio and ice thickness.