基于三维SAR成像的RCS近远场变换方法研究

微波3维成像能够准确地从背景噪声中分离出目标的散射信息,适用于外场目标电磁(EM)散射特性的分析和研究,因而从3维合成孔径雷达(SAR)成像的角度研究目标电磁的散射特性是目前的一个新兴的热门课题。该文以此为背景,首先从Stratton-Chu积分方程出发详细推导3维SAR的近场波数域成像过程,解释3维SAR成像的物理意义;然后阐述基于3维SAR成像的雷达散射截面积(RCS)近远场变换原理,介绍3维SAR图像的散射中心提取方法,给出基于3维SAR成像的RCS近远场变换算法;最后通过FEKO软件进行了仿真实验,得到了5个点目标的RCS近远场变换的方位特性曲线和频率特性曲线,并通过与理论情况的对比,验证该算法在RCS近远场变换技术中的有效性。     

基于柱面扫描近场成像的RCS 测量方法研究

该文提出一种基于柱面扫描近场成像的RCS(Radar Cross Section)测量新方法:以理想的各向同性点散射中心模型为核心假设,通过详细的理论推导给出了一种具有通用性的基于柱面扫描近场成像的RCS 测量方法。该方法先得到目标的3 维雷达散射图像,再通过这些等效理想散射中心的散射场叠加获得远处散射场进而给出目标的远场RCS 值。该方法不仅能得到被测目标的3 维雷达散射图像,还能获得一定立体角域的目标远场RCS。相比只能得到2 维雷达散射图以及2 维平面角域RCS 结果的圆迹扫描测试相比,该文所提的柱面扫描测试能得到更多的目标散射信息,具有较强的实用性。仿真结果验证了新方法的可靠性。      

主动雷达导引头地面雷达站识别技术研究

该文针对主动雷达导引头对地面防空单元制导雷达站的识别问题,在天线电磁散射特性研究的基础上,提出了雷达天线的多特征融合识别算法。首先对相控阵雷达天线的电磁散射特性进行了建模和计算,然后采用多普勒波束锐化技术对目标进行2维成像以提高天线的检测概率并估计目标雷达天线的RCS序列,基于RCS序列的幅度特性与周期特性,构造了相控阵天线的4类特征,并提出了相应的识别算法及融合识别算法。仿真实验表明算法具有较高的识别概率。     

基于二维微波成像的共形天线RCS提取方法

二维微波成像技术是一种有效诊断雷达目标散射点强度和空间分布的手段。机载共形天线因与机体表面成为一体,常规测试手段难以确定其RCS贡献。基于二维微波成像技术,分离和提取出了装机状态下共形天线的反射率分布,通过二维空间像与二维空间谱之间的波谱变换获得了共形天线的二维空间谱信息,经过直角坐标域至极坐标域的插值获得了对应频率和角度的散射信息,再对定标球进行同样的处理,最终标定出共形天线的RCS贡献。实验结果表明了该技术的有效性。     

一种基于高频近似计算的舰船目标强散射源分析方法

介绍了一种易于工程实现的舰船目标强散射源分析方法。该方法利用物理光学法、物理绕射理论和等效电磁流法等高频近似方法计算舰船目标后向散射回波,并通过二维雷达成像来分析其强散射源分布。通过仿真实验实现了舰船目标雷达后向散射回波计算与二维成像,并分析了强散射源分布,实验结果证明了该方法的可行性。     

雷达目标二维结构成像方法研究

该文首先研究了雷达目标二维电磁散射的频域散射模型;而后提出了用参数估计方法实现目标ISAR成像的思想,并研究了MP2D参数估计方法;最后用仿真数据和波音727客机真实目标实测数据对该方法进行了实验验证。实验结果表明,该方法能准确估计目标的二维散射中心,且对噪声有较强的抑制能力。     

紧缩场室内双站散射成像测量

介绍了利用紧缩场与喇叭天线配合使用进行双站二维成像测量的方法。给出用于此测试方法的成像算法——抛物面反投影法。并分别采用线性反投影、球面反投影和抛物面反投影处理点阵目标的仿真数据,比较三种成像方法的差异。按该方法构成实验系统,对几个典型目标进行双站成像测试,验证了方法的有效性。同时对比单站成像的结果,考察目标双站成像所体现的散射特性。     

相控阵天线模式项散射特性研究

相控阵天线是隐身武器平台的重要散射源。该文通过相控阵天线散射模型对其模式项宽带散射特性进行仿真计算,并采用旋转目标散射中心成像方法对天线RCS仿真数据进行微波成像,研究了相控阵天线模式项散射的基本规律,并得到其散射中心分布图。仿真结果表明,相控阵天线斜置和天线端口阻抗匹配可大大减小威胁区域内模式项散射。研究结果对相控阵天线模式项RCS缩减工作具有良好的指导意义。     

RCS成像测量系统的设计、集成与实现

该文以RCS成像原理为基础,设计集成了一套微波暗室内的RCS成像测量系统,该系统结构简单、功能完善,具备复杂目标的一维成像、二维RCS成像以及精确RCS计算能力。最后,在x波段下利用该系统进行了二维RCS成像实验。实验结果表明,该成像测量系统能够高精度、高质量地实现设计使用功能。     

多材质目标电磁散射仿真与成像特征分析方法研究

利用电磁计算方法对电大尺寸目标进行仿真成像是进行雷达目标特性分析的重要手段,多极化、多角度参数下获取的仿真图像可为雷达目标探测与识别提供大数据样本支撑。针对大巴车这种电大尺寸多材质目标的电磁成像仿真,提出了采用近景摄影测量技术来构建目标精细化几何三维模型和材质模型,基于射线寻迹几何光学(Ray-Launching Geometrical Optics, RL-GO)高频算法实现不同方位下的多材质目标雷达散射截面积(Radar Cross Section, RCS)计算和目标仿真成像,利用典型角度下的二维成像结果与目标三维几何模型之间的对应关系,进行散射中心位置的定量分析。实验结果表明了所提仿真方法的正确性,可实现对电大尺寸多材质目标进行精细成像仿真,并为雷达目标特性分析提供定量化解析依据。     

基于物理光学法的近场多入多出雷达成像模拟

针对点目标扩展函数(PSF)不能有效分析复杂目标在毫米波近场多入多出(MIMO)雷达成像中的散射机理问题，研究了一种基于近场物理光学散射计算数据的毫米波MIMO雷达成像模拟方法。该方法利用近场物理光学方法，获得包含阵列构型和目标散射信息的近场计算数据，并通过近场MIMO成像处理器实现近场MIMO成像的全过程模拟。利用D波段“T”字型二维稀疏MIMO阵对复杂的三维目标开展了近场成像实验，仿真和实验结果表明，模拟结果与实际成像结果有很好的一致性。该方法能够分析近场MIMO成像系统的成像性能，为近场MIMO成像的阵型设计提供支撑，揭示复杂目标的近场散射特性与成像机理。     

Comparison and application of near-field ISAR imaging techniques for far-field Radar cross section determination

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging is a powerful tool for the characterization of scattering properties of radar targets. In particular, near-field techniques allow for short distance imaging with results comparable to those of standard far-field ISAR techniques. The resulting near-field images can be used to extract the far-field radar cross section (RCS) of the target overcoming the need for long-range measurement setups. This paper compares different near-field imaging techniques and reveals an in-depth insight into the imaging process, especially with regard to the subsequent RCS extraction. The performance of the different techniques together with processing improvements are demonstrated by means of numerical target models as well as by measured data of test objects and a scaled aircraft model.     

目标宽带雷达特征信号的建模与预测

本文介绍了目标宽带电磁散射理论建模采用的目标电磁菜射模型以及一维距离像、两维成像等带雷达目标特征信号的预测,突破原有的点频ＲＣＳ散射理论建模水平;而且本文宽带散射我频散射计算,反映了宽带雷达工作原理,便于宽带进一步处理,进行目标频域特性分析和时频表达,本文撮后给出了理论建模实例并与实际测量结果进行比对,得到了满意的效果。     

基于球面孔径合成成像的RCS测试方法研究

该文提出了一种基于球面孔径合成成像的雷达散射截面积（Radar Cross Section,RCS）测试方法,建立了基于去相干函数的回波信号模型,推导了基于球面孔径合成成像的RCS反演方法。首先,通过球面孔径合成三维成像方式获取被测目标的全方位-俯仰散射信息;其次,利用改进去相干函数的三维波数域积分成像处理方法获得目标的三维单视复图像,通过图像空域滤波抑制干扰目标信息;最后,通过波数域变换反演目标的RCS。该文引入去相干函数有效抑制了角度去相干和频域去相干效应对成像和RCS反演的影响,表征了目标方位-俯仰向RCS的幅度特性和相位特性,理论推导、仿真实验与数值分析均验证了该文方法的正确性和有效性。      

基于RCS静态宽带数据的雷达目标成像算法

利用宽带雷达目标电磁散射特性数据可以实现雷达目标的一维距离像,在二维像实现过程中,传统做法需要利用雷达目标电磁回波的多普勒频率以实现雷达目标的方位像。探讨了基于宽带雷达散射截面(RCS)静态数据(没有多普勒频率)的二维成像算法,突破了传统需要多普勒频移数据才能实现二维雷达像的限制。最后探讨了调整成像算法若干参数的不同成像效果。本文工作以期能够为不同雷达成像应用场景提供技术及理论支撑。     

A Monte Carlo study of the rough-sea-surface influence on the radarscattering from two-dimensional ships

The generalized forward-backward (GFB) method was introduced in Pino et al. (1999) for computing the electromagnetic scattering from two-dimensional targets on a rough surface. The GFB method is used in this article to generate numerical data for a Monte Carlo simulation of the horizontally polarized radar cross section (RCS) of two-dimensional ship-like targets on random rough sea surfaces. The RCS is computed as a function of the incidence angle and wind speed for a large number of surface realizations. It is found that the mean RCS of a given target on a rough surface is generally lower than or equal to the RCS of the same target on a flat surface, while the maximum RCS is usually greater than or equal to the flat-surface case. It is also observed that the variations in the RCS introduced by the rough surface become less significant as the elevation angle approaches grazing     

一种特征点和曲线相似度的目标识别方法

本文以5型常用火箭为研究对象,针对当前雷达散射截面（RCS）特征识别存在的问题,基于全空域RCS仿真库和连续RCS测量信息,开展了特征点和曲线相似度的识别方法研究。利用仿真数据和测量数据,对双频段特征点识别能力进行了评估,在4.5 dB阈值下的识别能力可达100%。研究了曲线相似度比较方法,采用动态时间规划实现了RCS曲线的相似性度量,取得较好的应用效果。提出了新的基于曲线相似度的RCS目标识别方法,该方法对于提高雷达目标识别能力具有借鉴意义。     

Review of FD-TD numerical modeling of electromagnetic wavescattering and radar cross section

Applications of the finite-difference time-domain (FD-TD) method for numerical modeling of electromagnetic wave interactions with structures are reviewed, concentrating on scattering and radar cross section (RCS). A number of two- and three-dimensional examples of FD-TD modeling of scattering and penetration are provided. The objects modeled range in nature from simple geometric shapes to extremely complex aerospace and biological systems. Rigorous analytical or experimental validations are provided for the canonical shapes, and it is shown that FD-TD predictive data for near fields and RCS are in excellent agreement with the benchmark data. It is concluded that, with continuing advances in FD-TD modeling theory for target features relevant to the RCS problem, and with continuing advances in vector and concurrent supercomputer technology, it is likely that FD-TD numerical modeling will occupy an important place in RCS technology in the 1990s and beyond