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...     

系统误差对点目标极化散射测量的影响

首先推广了现有极化定标模型。在此基础上，评估了极化通道幅相不平衡、天线串扰、法拉第旋转、指向误差角、干扰和系统环境噪声对点目标全极化散射测量的影响，并考虑科学研究和应用需求对上述参数的约束条件，从而得到对极化合成孔径雷达系统设计和极化定标有参考价值的结论。     

系统误差对分布目标极化散射测量的影响

首先统一推广了现有极化定标模型.系统地评估了极化通道幅相不平衡、天线串扰、法拉第旋转、地形坡度导致的极化角度偏转、干扰和系统环境噪声等因素对分布目标全极化散射测量的影响.在此基础上,结合应用需求对上述因素的约束条件,通过仿真得到了一些对极化合成孔径雷达系统设计和极化定标有参考价值的结论.     

幅相不一致对沃森-瓦特测向的影响及解决方法

针对沃森-瓦特测向处理中幅相不一致对定单向及测向准确度的影响问题,分析了定单向法则失效的原因,提出了针对参考通道输出信号的全相位校正方法.利用该方法获取的最优相位修正量对参考通道输出信号进行移相处理,使测向通道与参考通道输出信号之间的相位关系满足定单向法则的要求,提高了定单向方法的稳健性.通过对测向误差特性的分析,给出了因测向通道间幅相误差导致的测向误差表达式,提出了利用最小二乘法计算误差曲线的拟合参数,从而可实现利用有限区域内的测向误差测量数据对全方位测向误差的估计,提高测向的准确度.通过仿真验证了提出方法的有效性.     

运动估计误差对同时极化测量影响和分析

同时全极化雷达是面向空中运动目标动态散射矩阵测量的一种全极化雷达，针对同时全极化雷达系统特点，对同时全极化雷达系统中匹配滤波器引入的误差进行了分析，并仿照分时全极化雷达系统模型的发射和接收失真矩阵模型，给出了匹配滤波器引入的失真矩阵及各矩阵元素的物理意义。分析了目标运动估计对目标动态散射矩阵测量的影响机理，提出了运动估计误差矩阵，利用该矩阵对同时全极化雷达测量影响进行了定量仿真分析，从而为同时全极化雷达系统运动估计方法的性能要求提供理论依据。     

窗谱比值校正法在雷达干扰系统自校中的应用

全极化有源假目标干扰系统,具有调制、转发任意极化形式假目标的能力,由于H,V极化通道之间幅相特性存在着不可避免的差异,降低了后续数字信号处理精度,从而影响了系统的干扰效果。针对这一问题,应用对频谱的比值校正法,解决了离散频谱的幅值和相位的精确求解问题,较好地校正了H,V极化通道之间的幅相不一致,并且在基于FPGA+DSP的数字信号处理板上实现了该方法,实验证明该方法校准效果良好,有较强的应用价值。     

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.     

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...     

数字校正在角误差测量中的应用

分析单脉冲跟踪雷达和差通道幅相不平衡及I、Q不正交性对角误差测量的影响.并提供一种I、Q正交校正与和差支路幅相不平衡校正的方法.     

米波频段飞机目标全极化散射仿真与特性分析

该文基于全极化雷达对空探测和目标识别的应用需求,研究了飞机目标全极化散射特性,特别是交叉极化散射的产生原理和可利用性。在米波频段对隐身和非隐身飞机目标开展了数值建模和仿真计算;分析对比了不同飞机目标的极化散射空域分布特性,分析了不同的外形结构产生强交叉极化的条件。结果表明:非隐身飞机具有较丰富的极化散射特性,有利于雷达目标的极化识别。      

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。     

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。     

基于标校球的瞬态极化雷达校准方法

理论上瞬态极化雷达可获取动态目标全极化散射特性的精确测量信息,但由于存在极化通道不一致、极化隔离度有限以及背景杂波等非理想因素,其极化测量存在误差,必须进行校准。当前极化校准需要多个定标体,且定标体姿态摆放误差将引起校准偏差。针对上述问题,提出了一种基于标校球的瞬态极化雷达校准新方法,在考虑双天线空域极化特性的基础上,仅需单个金属球即可完成定标,提高了校准精度。该方法为解决制约瞬态极化雷达实际应用的校准难题提供了技术支撑。     

非平稳机载全极化SAR定量化测量误差分析及处理方法

即使SAR系统内外定标非常准确,在不同飞行条件下,机载全极化SAR测量精度仍然存在一定的变化,特别在非平稳及高波段时,精度恶化较为严重。针对该问题,该文首先建立了非平稳环境下全极化SAR误差模型,然后分析了分时收发体制下通道间轨迹的微弱变化对极化相位不平衡度的影响,指出随着波段的提升,相同运动误差导致的相位不平衡度相应加重,据此给出了相应的处理方法。最后通过仿真及高分航空专项S波段SAR获取的数据对该方法进行了检验,开展的多次应用示范,也验证了方法的有效性和稳定性。