高速运动目标的宽带回波仿真和成像

利用图形电磁计算方法，提出了针对高速运动目标电磁散射数据的仿真方法，以宽带线性调频信号为例仿真得到高速空间目标的电磁散射数据，并对宽带仿真数据进行逆合成孔径雷达（ISAR）成像处理。ISAR处理结果表明，电磁散射仿真数据的一维像散射点具有明显的频谱展宽，与理论分析结果完全一致。利用针对高速运动目标的ISAR成像方法，可以得到清晰的目标高分辨像。此外，图形电磁计算方法GRECO计算效率高，可以快速获得目标的宽带散射特性，因此，文中的电磁散射仿真方法具有良好的应用前景。     

基于电磁计算的三维模型SAR回波仿真

SAR回波信号模拟具有广泛的应用背景,传统回波信号仿真方法使用SAR或光学图像作为后向散射系数,将仿真场景/目标看成孤立的散射单元而忽略了电磁波的多次散射,不能精确地仿真场景/目标的电磁特性。文中利用三维建模技术对SAR目标精确建模,采用电磁计算中的弹跳射线法更加精确地计算三维模型的电磁散射特性,然后利用距离频域脉冲相干(RFPC)法仿真SAR回波信号。最后,通过点目标与坦克的仿真及成像,验证了该方法的合理性与可行性。     

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。     

基于并行PO/EEC的ISAR回波生成与成像仿真

为了满足基于模板的逆合成孔径雷达（ISAR）目标识别对海量高分辨模板图像的工程需求,提出了一种基于并行电磁散射特性计算技术的ISAR图像信号级仿真方法。首先,以OpenMP技术为基础采用并行物理光学和等效边缘电磁流对目标的电磁散射特性进行快速计算;其次,以步进频率波形为雷达发射波形结合目标的电磁散射特性生成了宽带雷达回波数据;最后,对使用距离多普勒算法对仿真回波数据进行处理生成ISAR像,并与点阵模型成像结果进行了对比分析。实现了对ISAR图像的信号级快速仿真,对ISAR系统设计与验证、ISAR图像解译和目标识别以及ISAR成像处理等具有重要意义。     

利用空间散射模型进行水声目标成像的研究

以水声运动目标成像与信号分析为背景,提出了该情况的空间散射模型,并利用此模型对成像声呐接收的回波信号进行了仿真.对仿真信号的分析,说明了该空间散射模型的正确性.以空间散射模型以及仿真回波信号为基础,对球体目标进行了三维成像,并分析了成像的性能.具体的成像过程利用FFT波束形成算法.分析结果说明了水声运动目标体积、距离等因素的影响情况,特别强调了目标运动所造成的影响.这为成像回波信号研究和成像声呐研制提供了理论工具和仿真手段.     

THz全尺寸凸体粗糙目标雷达回波散射建模与成像仿真

回波仿真是研究雷达成像体制、算法及后续应用的前提条件,目标散射建模又是回波仿真的重要一环。在THz频段,目标常常具有超电大尺寸,这使得利用经典电磁计算方法面临现实困难。而波长的减小使得目标表面粗糙起伏成为不能忽略的因素,这使得传统基于点散射模型的回波生成手段难以适用。如何对目标进行THz散射建模及高效的雷达回波生成成为亟待解决的问题。该文提出了基于面片分级的半确定性建模方法,采用粗糙面全波法计算面片的散射场,再将各面片散射场转换至目标坐标系并相干叠加得到带有相位信息的雷达回波。利用小尺寸粗糙模型,通过与高频数值方法进行对比,验证了该文方法的有效性,并给出了全尺寸锥体的成像结果。初步解决了THz频段全尺寸凸体粗糙目标散射建模及回波生成问题,为后续成像体制和算法研发打下了基础。      

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。     

一种飞翼布局无人机的RCS研究

对一种飞翼布局无人机(UAV)模型的雷达散射截面(RCS)进行了理论仿真估算和微波暗室测量.在仿真估算中采用了一种物理光学法(P0)+等效电磁流(MEC)法的混合高频计算方法,分别针对目标表面散射和目标边缘散射场进行计算.得出的理论结果与真实测量结果基本相符,证明在解决电大尺寸模型的RCS估算时以这种方法计算具有较高的可信度,能够满足仿真要求.     

空间进动目标的宽带雷达特征信号研究

 本文将空间目标进动模型、宽带电磁散射计算模型以及线性调频(LFM)雷达回波信号模型相结合,提出了一种空间进动目标宽带雷达特征信号预测与高逼真度仿真的方法.利用进动目标的微波暗室测量数据,从雷达散射截面(RCS)和高分辨一维距离像时间序列两方面对模型的逼真度进行了验证,并在此基础上仿真了空间目标的动态宽带LFM雷达回波,分析了理想点散射体仿真进动目标特征信号的局限性和成对回波对雷达成像的影响.     

基于GPU的图形电磁计算加速算法

本文利用现代图形加速卡中GPU(Graphics Process Unit)的可编程管线,实现了图形电磁计算(GRECO)方法.与原有的方法相比,在利用物理光学和物理绕射理论的基础上,计算速度提高了20倍左右.并且利用GPU实现了射线追踪算法,用于目标上多次散射的计算,使得GRECO方法可以快速计算具有凹腔结构目标的电磁散射.本方法对于目标识别和逆合成孔径成像等方面的研究具有重要的应用价值.     

基于Radon—ambiguity变换的ISAR成像算法

非匀速旋转目标和机动目标成像是逆合成孔径雷达(ISAR)技术的一个重点和难点，经典的距离-多普勒(RD)算法对其成像效果不佳。本文首先分析了ISAR成像回波信号模型，然后在对目标多普勒变化曲线作一阶近似的条件下提出了基于Radon—Ambiguity变换(RAT)的ISAR成像算法。最后进行仿真实验，仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

基于FRFT的机动目标ISAR成像算法

研究目标机动性不太剧烈、散射点子回波序列多普勒变化满足一阶近似条件下的机动目标ISAR实时成像问题.提出了一种新的基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的机动目标ISAR距离一瞬时多普勒成像算法,用FRFT代替传统的快速傅里叶变换(FFT)实现目标的方位向分辨,利用目标运动的先验信息缩小算法的搜索范围,提高运算效率.实测数据处理结果表明该算法较好地解决了机动目标成像问题.与已有的机动目标成像算法相比,该算法在保证成像质量的前提下,大大减小了运算量,可用于机动目标实时成像.     

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.     

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。     

T/R-R双基地雷达进动目标参数估计与ISAR成像

以锥体目标为研究对象,建立了双基地雷达进动目标宽带回波模型,提出了基于两个接收站观测的1维距离像序列和扩展Hough变换的进动参数联合估计方法;建立了进动目标双基地ISAR成像模型,推导了双基地IS-AR成像最佳时间,并通过前述参数估计结果选择对应的1维距离像,采用FFT实现横向压缩获得了进动目标双基地ISAR像;采用FEKO软件计算了一个锥体模型的单/双基地散射系数并进行动态仿真,仿真结果验证了本文方法的有效性.     

压缩感知机动目标ISAR成像新方法

基于Fourier基的压缩感知（Compressed Sensing,CS）算法已被成功应用于平稳运动目标的逆合成孔径雷达（Inversed Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像。但由于建模时对ISAR回波方位相位高次项的忽略,Fourier基矩阵对机动目标回波数据方位信息的稀疏表示失效,导致对机动目标的成像在方位向模糊。鉴于时频分析技术良好的时频局部化特性,将其引入到雷达回波方位向分析中,以改进用于表示雷达回波数据的稀疏基,实现对选定时间切片内回波数据多普勒频率的稀疏表示。改进后的基矩阵在通过CS技术解析回波在时间切片内方位信息的同时,又保证了利用有限数据成像的分辨率。与基于Fourier基CS成像等现有方法相比较,新方法在方位向的成像质量上有较大改进。仿真实验验证了算法的有效性。     

基于稀疏孔径的联合稀疏约束干涉ISAR机动目标三维成像

InISAR系统能够实现对目标的3维几何估计,更加有利于目标的分类和识别。同时多功能ISAR/InISAR系统针对的多是机动性很强的目标,在某些情况下对单个目标仅能获取稀疏孔径观测,尤其是在目标存在机动特性的情况下,更是增加了ISAR成像的难度,这些对传统的ISAR成像算法提出了挑战。为了解决上述这些问题,该文针对机动目标提出一种基于稀疏孔径的联合稀疏约束InISAR 3维成像方法。对匀加速转动的目标,回波的多普勒调制可以建模成线性调频的形式,并用chirp-傅里叶字典来表征其机动性。接着将联合的多通道InISAR 2维成像转化为联合稀疏约束的最优化求解问题,并用改进的OMP算法进行求解。然后利用各个通道估计的ISAR图像和调频参数实现对目标的3维几何重构。相比于单通道独立成像,联合多通道稀疏约束成像能获得更好的2维和3维成像结果。最后,进行实测数据实验以验证该文算法的有效性。