相干多普勒激光测风雷达系统研究及验证

介绍了相干多普勒激光测风雷达国内外现状,阐述了其基本原理,给出了风速矢量反演计算过程,并对相干多普勒激光测风雷达系统方案进行了分析,利用标校塔以及超声波测风仪等设备进行了风场测量验证实验,获得了80~600m处的风场信息,验证了测风系统的设计指标。     

1.55 μm全光纤相干多普勒激光测速雷达系统研究

设计并实现了一种结构简单的全光纤1.55μm相干多普勒激光雷达系统.该系统以窄线宽高功率的分布反馈式光纤激光器为光源,偏振无关的光纤环行器为光开关,由光纤准直器和透镜组成收发合一的天线.利用PIN光电二极管为光电探测器,对取得的外差电信号进行快速傅里叶变换后,得到了带有固体目标纵向运动速度信息的多普勒频谱信号,改变目标的运动速度,明显观察到多普勒频谱信号频率也随之改变.     

固体相干激光雷达系统的发展

本文介绍了固体相干激光雷达系统的发展，详细评述了Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ激光器和（Ｃｒ）；Ｔｍ：ＹＡＧ激光器在相干激光雷达系统中的工作原理及应用前景。     

用于伪装目标识别的高分辨率三维成像激光雷达系统

利用高分辨率三维成像激光雷达技术开发能够识别伪装目标的空基激光雷达系统对提高战场侦察能力具有重要意义。本文详细介绍了一种用于伪装目标识别的高分辨率三维成像激光雷达系统,重点介绍了系统原理、设计过程中采用的先进技术和方法,最后分析了该系统关键技术的发展情况。     

大气CO2相干探测激光雷达系统性能分析

探测大气CO2浓度对气候环境的研究具有重要意义.采用相干探测较非相干探测具有更高的信噪比.目前1.5 μm波长由于在人眼安全、系统设计简单廉价等方面存在一定优势,使1.5 μm可能成为未来探测大气分子或气溶胶激光雷达的主流波长.阐述了激光雷达相干探测大气CO2的原理,设计了1.5 μm相干探测激光雷达系统,并对系统的信噪比进行了估算,得出结论:1.5 μm相干探测CO2是可行的,经过3 min的脉冲积累,在3 km处仍具有高于10的信噪比值.该激光雷达相干探测系统也可用于大气风场探测.     

CO2相干激光多普勒测速的研究

叙述运用ＣＷＣＯ２相干激光雷达测量运动目标速度的原理和实验装置，并给出了实验结果，测速精度为０．０１ｍ／ｓ速度分辨率为０．０５ｍ／ｓ，外场实验表明，对于漫射目标，作用距离２００ｍ。     

空间探测激光距离多普勒雷达系统原理设计

以激光距离多普勒成像雷达系统（LRDIR）能够提取空间目标激光散射信号特征,判断空间目标在轨运行姿态为应用背景,给出了激光距离多普勒成像激光雷达系统设计的一般原理,并指出系统重要组成部件,在信号检测过程中所起的作用.结合相关实际测量材料的试验数据和器件性能参数,分析系统性能和各种干扰噪声,并计算系统在探测单元和探测阵列两种情况下,信噪比随探测距离和接收器口径的变化规律,为具体工程应用提供可靠的依据.     

散斑噪声对相干激光雷达系统性能的影响

散斑噪声会影响调频连续波(FMCW)相干激光雷达的拍频信号质量,进而影响雷达的探测性能。为衡量该影响并优化系统设计,采用几何光学近似的方法对散射场进行了简化处理。通过蒙特卡罗模拟仿真建立了散斑噪声对系统拍频信号强度的影响模型,并优化了系统光学天线孔径的设计。系统测试实验结果表明,拍频信号的强度与粗糙面高度和波长的比值成负指数关系,且弱散射表面的信号强度衰减更快。实验结果与理论和仿真分析相吻合,优化设计后的系统可对存在散斑噪声的拍频信号进行有效探测,且其测距和测速误差分别小于1 cm和0.05 cm/s。     

1.55μm相干激光雷达系统的硬目标速度探测

为了实现激光雷达系统对硬目标的探测,设计了相干探测系统,引入平衡探测器优化本振的大小,并对漫反射硬目标速度进行了探测。结果表明,采用平衡探测器,优化本振的大小,可以有效地提高系统的信噪比,对漫反射硬目标的速率探测平均误差为0.49m/s,测量速率的方差为0.91m/s,实现了系统对漫反射硬目标速度的相干探测。这一结果对于相干测风激光雷达的研制是有帮助的。     

雷达高分辨距离像分类器的参数自适应学习算法

雷达高分辨率距离像具有目标姿态敏感性的特点,在识别时的一种解决方法是对目标不同角域建立不同的统计模型。在给定系统参数条件下,选择目标划分角域个数及每个角域覆盖范围是影响识别器运算量及识别性能的关键。该文给出了一种基于数据的自适应学习上述分类器参数的算法,基于联合高斯分布的数据模型通过迭代算法来确定数据划分边界,并自动确定目标角域个数。与等间隔数据划分方法相比,本文方法在降低识别运算量的同时,可以提高识别性能。基于实测数据的实验结果表明该方法是有效的。     

基于多视角一维距离像序列的进动目标特征提取

该文研究了利用多视角观测1维距离像序列联合提取弹道目标进动角和真实长度的方法。以锥形弹头为例,详细分析了目标进动条件下1维距离像长度随视角的变化规律,指出该规律通常情况下可近似为正弦曲线;基于此建立了多视角雷达目标观测模型,提出了基于多视角1维距离像序列目标进动角和真实长度的联合提取新方法,并分析了雷达布站对特征提取精度的影响。最后通过计算机仿真证明了算法的有效性和适应性。     

雷达高分辨距离像目标识别研究进展

雷达高分辨距离像(HRRP)包含了目标的结构信息,在雷达目标识别领域有良好的应用前景.该文详细讨论了基于HRRP的雷达自动目标识别的关键技术及研究现状,包括雷达HRRP的特性、预处理方法、特征提取方法及分类器设计方法等.最后讨论了雷达HRRP识别的研究方向.     

基于高效可扩展改进残差结构神经网络的舰船目标识别技术

神经网络的深度在一定范围内与识别效果成正相关,为解决超出范围后网络层数增加识别准确率却下降的模型饱和问题,该文提出一种具有高效的微块内部结构和残差网络结构的神经网络模型,用于对舰船目标基于高分辨距离像的分类识别。该方法利用具有小尺度卷积核的卷积模块提取目标的稳定可分特征,同时利用联合损失函数约束目标特征的类内距离提高识别能力。仿真结果表明,该模型相比于其他常见网络结构,在模型参数更少的情况下,识别效果更好,同时具有较强的噪声鲁棒性。     

基于相关系数的雷达高分辨距离像分帧方法

高分辨距离像(HRRP)的方位敏感性造成HRRP数据是很长的统计特性连续变化的序列。从HRRP序列的统计特性出发,提出一种基于相关系数的HRRP分帧方法。外场实测数据的分帧结果表明,该方法可准确划分HRRP统计特性的变化,分帧结果与实际飞行轨迹符合;且采用时域模板匹配法(TMM)、谱域最短距离分类器和支撑向量机(SVM)分类器的识别结果均表明,相比目前基于散射点模型的均匀分帧方法,本文方法可有效提高识别率。     

一种新的雷达高分辨距离像平移不变特征

针对雷达自动目标识别(RATR)中高分辨距离像(HRRP)的平移敏感性,从HRRP中提取出一种新的距离像平移不变特征：距离像幅度谱差分。理论分析的结果表明距离像幅度谱差分特征比距离像幅度谱特征更适合于RATR。采用外场实测数据,分别训练了最短距离分类器和SVM分类器,两种分类器的识别结果均表明,相比幅度谱特征,幅度谱差分特征可提高数据可分性并显著提高识别率。     

基于一维像序列的进动目标尺寸估计研究

利用高分辨距离像估计目标尺寸是弹道导弹中段防御雷达目标特征提取和识别的重要途径.该文提出了一种在目标进动条件下,利用多幅高分辨一维距离像进行中段弹道目标真实长度估计的方法.推导了目标1维高分辨距离像长度与弹道目标真实长度、进动参数之间的函数关系,建立了1维距离像长度的观测模型,采用最大似然估计法实现了目标长度的估计.最后给出了基于仿真数据和某弹头实测数据条件下的尺寸估计仿真结果,验证了所提方法的有效性.     

基于快速密度搜索聚类算法的极化HRRP分类方法

该文针对人造目标的极化高分辨距离像,提出一种基于快速密度搜索聚类算法的分类方法。首先根据散射结构在频率和极化维度的特性,对散射中心的类型进行判别,在此基础上构造目标分类的特征矢量。然后采用快速密度搜索聚类算法,实现目标的分类。仿真实验结果表明,文中构建的特征矢量能较好地描述目标的结构属性,具有较强的可分性。而快速密度搜索聚类算法简单高效,在人造目标的分类识别中具有极大的应用潜力。     

旋转对称目标双基地一维距离像特性分析

双基地雷达成像研究中通常直接采用了单基地散射中心模型,忽略了双基地几何配置引起散射中心位置变化的这一事实。该文研究了旋转对称目标的双基地散射特性,采用几何绕射理论求解了锥体目标底面边缘双基地散射中心的位置,为入射波方向与散射波方向的夹角角平分线与目标对称轴构成的平面与底面边缘的交点,并据此建立了宽带双基地雷达目标回波模型,进而获得双基地1维距离像。最后,通过电磁计算软件获得了锥体目标的双基地1维距离像,计算结果与理论分析相一致,证明了理论分析的正确性。该文揭示的目标双基地散射中心的位置为旋转对称目标的宽带双基地雷达回波模拟、成像、特征提取与识别等应用提供了准确的数学模型。     

基于双视角距离像序列的空间锥体目标参数估计方法

空间锥体目标在自由段是典型的微动目标。该文研究了基于双视角距离像的空间锥体目标参数估计方法,估计的目标参数包括进动参数和结构参数。首先分析了雷达俯仰角在空间锥体目标自由段的变化情况,并且利用建立的目标进动模型,得到了目标散射中心在雷达视线(RLOS)上的投影方程。然后基于双视角下的距离像序列推导出目标参数的解析解,并引入弹道信息来解决半锥角的估计对信噪比(SNR)要求较高的问题。最后利用电磁计算数据验证了方法的有效性。