基于散射中心模型的目标时域回波快速仿真

为快速获取超宽带电磁脉冲激励下雷达目标在时域上的电磁响应,提出一种基于属性散射中心正向建模的方法用于目标时域回波仿真。从目标几何模型出发,利用射线追踪、分集技术对空间中所有射线进行标记与归类,分离并定量表征目标的强散射源。基于属性散射中心模型,正向确定模型参数,构建出目标属性散射中心模型,在选定的辐射源激励下进行仿真计算,快速获取目标时域回波信号。以典型目标简化坦克为例,选取不同形式的超宽带电磁脉冲信号作为辐射源,基于正向建模方法构建简化坦克的散射中心模型,快速获取给定电磁脉冲激励下的雷达回波信号,并与利用高频仿真方法得到的一维距离像对比,结果具有较好的一致性,从而验证了利用散射中心模型快速进行不同辐射源激励下回波仿真的有效性。     

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.     

雷达目标三维散射中心位置正向推导和分析

为了更好地将散射中心与目标结构联系起来,该文基于目标几何模型给出一种在单次和2次耦合散射机理下雷达目标部件级3维散射中心位置正向推算方法。重点探究了2次耦合散射机理下强散射情况的射线等效位置确定原理及方法。对其他弱散射情况,应用等价变换等效为强散射情况。最后,使用此位置推算方法推导并分析了直角二面角,钝角二面角,SLICY, T72坦克模型的部件级3维散射中心位置,并与相应的仿真或实测SAR图像进行比对以验证此位置推算方法的正确性。     

太赫兹频段粗糙目标散射中心建模研究

太赫兹雷达可获取目标的精细散射特征信息,对于目标探测、成像和识别具有重要意义。针对太赫兹频段雷达目标散射中心建模问题进行讨论,分析了散射中心模型、目标回波和目标图像之间的内在物理关系,并基于粗糙面散射理论中的全波方法和信号处理中的滤波方法提出一种构建目标散射中心模型的方法,可同时描述粗糙目标的传统相干散射中心和非相干面散射行为,为太赫兹频段粗糙目标的散射回波仿真提供了一种有效的描述手段。     

靶标雷达特性快速预测与分析

含多次散射复杂靶标雷达特性的快速预估和分析是靶标设计优化的重要基础,同时也是电磁散射建模领域的重要研究课题之一。多次散射结构及其复杂散射机理导致靶标雷达特性仿真效率低下、特性分析困难。本文提出了一种CPU多核并行技术、GPU硬件加速技术和KD?Tree遍历技术相结合的靶标高频电磁散射加速方法,建立了带腔舰船、角反射器阵列与舰船等含多次散射复杂靶标的高频电磁散射模型,可以满足大型靶标进行快速评估的需求。本文进一步提出了多次散射距离像位置快速预测方法,通过多次散射射线分集结合射线路径相位理论预估,快速推导了多次散射等效视在中心的位置,揭示了含腔靶标的多路径散射机理与作用过程;并通过舰船目标的仿真与分析,建立了大型靶标多次散射形成的强散射贡献与其具体几何结构之间的映射关系。     

散射中心的时频像特征研究

散射中心是高频区电磁散射的重要特征,其属性特征,如散射幅度、位置,对方位的依赖性对于雷达成像及目标识别具有重要意义。与其它雷达图像相比,时频图像能更完整地反映出散射中心的属性特征,但目前关于不同散射中心的时频像特征研究还不完整。该文首先基于散射中心模型,从理论上分析了各个散射中心时频像的特征,然后通过全波法电磁计算得到了典型结构目标的散射数据,从数值上验证了对时频图像特征的理论分析,最后总结了不同散射中心的时频像特征,此结论有助于从时频像中直观地判断目标的散射中心类型和其对应的物理结构特点,可为基于时频像的雷达目标特征提取与识别提供一定的理论参考。     

雷达目标多维特性分析与应用

实际目标的雷达特性是多维空间中的函数,但雷达观测只能获得多维特性在低维空间中的切片或投影,深入分析有限的雷达观测数据蕴含的目标特性信息,对提升目标检测识别性能有重要意义.从三维散射率分布函数出发,推导了不同维度雷达图像与散射率分布函数积分投影的傅里叶变换对关系,并通过分析该关系所隐含的近似条件,指出实际目标散射特性的复杂性,得出了多维空间中形式化的散射模型.基于散射中心和雷达图像从不同的角度对多维散射模型的低维映射进行分析,给出了若干目标特性分析实例,包括棱形结构的相位逆转现象、多次散射的极化相位关系、空间目标腔体结构的色散现象、柔性结构的图像散焦效应等.形式化多维散射模型和低维映射研究方法为分析复杂目标的雷达散射特性提供了参考.     

基于DEM数据的机载雷达地杂波仿真研究

基于合成孔径雷达(SAR)的工作过程,对舰船目标进行基于回波信号的SAR成像仿真。目标建模时采用小面单元模型,将建好的精细舰船3 D模型,根据 SAR系统参数和分辨率要求划分为小面单元,然后对面元进行散射截面的计算。在计算目标散射截面时,结合射线追踪法充分考虑了目标的一次散射,二次散射效应,使仿真图像更加符合真实的 SAR图像特征。根据面元散射截面和位置信息,结合雷达工作过程,生成回波。再运用 RD成像算法处理回波,得到最终的仿真图像。将实验仿真图像与真实 SAR 图像对比,验证文中仿真方法的合理性。     

粗糙地面上复杂目标的正向散射中心参数化建模研究

为了研究复杂目标与粗糙地面的复合电磁散射,提出了一种粗糙地面上复杂目标散射中心参数化建模的方法.首先对复杂目标进行高精度三维几何建模,同时对地面的三维几何模型进行数值模拟.然后直接从模型出发,采用射线分裂追踪技术对空间射线进行标记与归类,将复杂环境和目标的强散射源进行分离及定量表征.最后基于属性散射中心模型形式,正向确定散射中心模型的参数,构建粗糙地面上复杂目标散射中心参数化模型.文章给出了裸土上坦克的散射中心参数化模型,并将重构的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）图像与可信的高频算法仿真SAR图像进行对比分析,重构结果与仿真结构具有较好的一致性,验证了对该类目标进行参数化建模的有效性,拓展了正向参数化建模目标适用范围.     

基于散射中心方位特性的大角度成像数据缩减方法

实际雷达目标散射中心有别于理想散射中心，具有复杂的方位特性，其散射幅度和位置随雷达观测角度改变而变化.文中基于不同类型散射中心的方位特性，提出了一种简单有效的大角度成像数据复杂度缩减方法.通过分析和预估各散射中心的有效观测角度范围，仅选择有效观测范围之内的散射场数据用于后续成像.该方法可以实现利用较少观测角下的散射回波数据获得与大角度成像结果相同的图像特征.数值结果证实，弹头目标的数据压缩率可达到45%以上，飞机目标的压缩率则达到80%以上.本文的研究结果对于雷达成像仿真、雷达图像解译等具有参考意义.     

目标散射特性对激光雷达回波特性的影响分析

研究目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响是进行目标激光雷达主动成像、跟踪以及目标识别的基础。首先推导了考虑探测激光时空分布的目标激光雷达回波公式,通过3DS MAX软件建立了三种典型目标的三维模型,采用单站激光雷达BRDF模型仿真得到了理想漫反射、近似镜面反射以及粗糙表面三种情况下不同目标多角度回波峰值序列,基于此分析了目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响,可为目标激光雷达主动探测及成像提供理论参考。     

步进频信号散射中心的提取及目标识别

针对宽带步进频测量雷达体制，用几何绕射理论（GTD）模型来描述目标宽带RCS测量数据，利用多重信号特征（MUSIC）算法估计目标散射中心的数目和位置，并将目标的散射中心作为特征进行目标识别。利用暗室测量的缩比目标模型数据进行目标识别实验，结果表明，用该方法提取的散射中心特征稳当有效，识别效果较好。     

雷达目标双基地散射特性研究进展

随着同步技术和高性能计算的发展,双/多基地雷达的"四抗"优势逐渐得以实现,双/多基地雷达成为当今雷达领域关注的焦点.雷达目标的双基地散射截面积(RCS)、双基地散射中心、双基地极化等特性与目标单基地散射特性相比,具有显著的差异.只有深刻理解雷达目标双基地散射特性才能充分挖掘双/多基地雷达在目标检测、特征提取与识别方面的...     

基于正交投影的GTD模型参数估计方法

雷达目标散射中心的参数估计在目标高频电磁散射特性分析和识别中有着许多重要的应用.以几何绕射(GTD)模型为基础,提出了一种基于正交投影的模型参数估计方法.该方法依据GTD模型中散射中心位置与类型参数的低耦合,利用信号子空间的平移不变结构估计散射中心的位置,根据频率依赖项的正交投影系数对类型参数进行鉴别.由于整个估计过程一次完成,因此,具有较低的计算复杂性.仿真实验结果表明:该方法具有较高的估计精度和良好的推广性能.     

复杂目标散射中心正向建模数据分析

高分辨率雷达目标识别技术能够有效获取复杂目标信息。提出了基于几何CAD 模型的复杂雷达目标参数散射中心模型的分析方法。该方法完全脱离SAR 图像,紧扣目标的几何及物理性质。基于复杂目标散射中心的正向建模方法,确定了散射体的幅值、频率依赖参数、散射类型、位置以及长度等参数。基于VS2010 平台完成散射中心参数管理软件设计,将各个离散姿态下获取的散射中心数据汇总和归类,完成复杂目标的参数化重构SAR成像。从目标几何特征出发,对复杂目标进行部件分解,借助射线追踪的方法,对射线经过的路径进行分集,可以将不同部件的散射贡献区分开,精确反映复杂目标的散射来源和散射机理。文中的算例说明了复杂目标散射中心正向建模的合理性。     

雷达目标的散射中心建模研究

雷达目标总散射场可近似为若干散射中心贡献的叠加,而每一个散射中心都对应着特定的电磁散射机理,这些特定散射机理的散射场可表示成输入为雷达参数（频率、极化、视向角）和目标参数（几何、材料）的参数化模型.散射中心参数化模型在雷达回波实时模拟、半实物仿真、雷达目标识别等领域得到了广泛的关注.文中总结了雷达散射中心模型的发展历程,包括散射中心数学模型和散射中心参数提取方法,以及散射中心建模的难点问题和未来的研究方向.期望该文可为从事该方面研究的科研人员提供一些参考.