基于部分反射理论的Es层电离图描迹研究

结合欧洲非相干散射雷达和电离层垂直探测仪的观测数据,利用Es层的部分反射传播机制,研究了无线电波通过Es层时能形成较长电离图附加描迹的物理成因。基于分层媒质电波传播理论,首先计算电波在Es层中的部分反射系数,然后在利用非相干散射雷达实测电子密度合成Es层回波虚高描迹,并与实验观测到的Es层频高图进行比较。研究结果表明:部分反射理论计算的Es层电离图描迹能够与实测数据符合一致。     

论飞机尾流散射特性的度量方法

由于航空安全的推动,飞机尾流的雷达探测成为雷达技术领域的新兴前沿课题。作为一类极为特殊的时变、非均匀、分布式、弱散射介质目标,飞机尾流的散射特性极具理论研究价值,同时对尾流的雷达探测技术研究具有重要指导意义。在尾流散射特性研究领域,尾流散射能力的度量存在体散射率、线散射率和雷达散射截面(RCS)直接度量三种方法。然而,目前尚未见这三种度量方法的物理基础、特点、内在关系、相互转换关系的分析。对上述问题进行了讨论,为以后的飞机尾流电磁散射特性研究和工程应用提供参考。     

飞机尾流X波段雷达散射特性的实验研究

利用X波段新型多普勒天气雷达,针对起飞阶段的某型号运输机进行了飞机尾流探测实验。在显著偏离垂直入射方向的观测条件下,实验获得了尾流散射的中频回波数据。文中介绍了实验概况和数据处理流程,处理并分析了实验数据,获得了尾流散射的时间-多普勒速度谱和雷达散射截面（RCS）估计结果,在此基础上研究了尾流的雷达目标特性。结果表明,尾流具有多根时变谱线,各谱线的位置、强度近似呈对称分布;在距离雷达1．4km处,该型号运输机尾流的RCS约为-90～-80dBsm。     

尾流气泡激光散射的测量

采用收发分置的光学结构实现了尾流气泡对532 nm激光在散射角5°～175°内的散射测量,同时测量了水的激光散射。散射角度的改变是通过发射系统不动而转动接收系统来实现的。解决了散射信号大动态范围的压缩问题,讨论了接收视场内散射体积随散射角的变化。分析了气泡散射的信号特征,并提出了气泡散射信号的功率谱密度处理法。将实验结果与米氏理论结果进行了对比,发现尾流气泡的激光散射强度及其随散射角的变化趋势与米氏理论结果吻合得很好,与水的散射相差近一个数量级。研究结果表明利用激光可以将气泡和水的散射区别开,即利用激光探测尾流气泡的存在具有可行性。     

舰船尾流的激光散射特性

根据Mie 散射理论,在认为气泡不相干的情况下,计算了气泡在不同散射方向的散射强度,得出舰船尾流某个横截面上气泡群的光散射特性;计算结果表明气泡群的后向散射增强非常明显;舰船尾流横截面上尾流中心气泡的散射强度远大于尾流边缘处的散射强度,说明利用舰船尾流中气泡与背景海洋中的气泡对光散射的差异来作为鱼雷自导的一种手段是可行的。     

随机射线方法分析飞机尾流的电磁散射特性

使用渗流网格建模飞机尾流区域内的湍流介质,在此基础上使用随机射线方法从概率论的角度分析和研究电磁波在飞机尾流这种非均匀湍流介质内后向散射的平均行为.通过数学推导得到后向散射的平均接收功率和RCS的解析表达式,以及用于数值计算的积分表达式.对模型参数的取值范围进行了讨论和分析,给出了典型的飞机尾流介质物理参数条件下的雷达散射截面.     

差分反射因子测量误差分析

针对同时发射、同时接收体制双偏振多普勒天气雷达，论述了测量差分反射因子时雷达应满足的基本要求，提出了测景差分反射因子时能够引入误差的三类因素，即雷达测量基本要求不满足、接收机噪声和散射粒子相对运动引起的回波功率起伏、云雨目标对水平极化波和垂直极化波衰减的不同，并分别对影响差分反射因子测量误差的各种因素及其影响程度，进行了深入研究和分析。     

角反射器在太赫兹波段的散射特性研究

太赫兹雷达散射特性的研究对于目标识别、跟踪以及截获有重要意义.设计了0.22 THz频率步进雷达散射截面(Radar Cross section,RCS)测量系统,提出了针对频率步进太赫兹雷达信号体制下,角反射器RCS的提取方法.采用实验与仿真相结合的方式,得到了单个角反射器和角反射器组在4°范围内的太赫兹雷达散射截面.结果表明,角反射器类目标的RCS实验测量结果与理论计算结果在误差范围内一致性较好,为进一步精确测量目标在太赫兹波段的散射特性奠定了研究基础.     

制导雷达检测性能影响因素分析研究

制导雷达准确检测目标是实现其对目标识别和跟踪的前提。影响制导雷达检测性能的因素很多,主要包括与雷达相关的因素(如频率稳定性、雷达平台稳定性、雷达平台运动特性等)、与目标相关的因素(如目标结构、目标运动特性、RCS大小、RCS起伏等)、与环境相关的因素(如杂波特性、传输特性等)。针对制导雷达检测性能评估这一目的,将影响因素分为内部、外部和中间三个层面,主要从目标特性、杂波特性和制导雷达平台运动特性三个方面分析研究了制导雷达目标检测性能的影响因素。首先从信号角度推导了制导雷达目标检测的流程,然后详细分析了影响制导雷达目标检测性能的各项因素,得出了在通常制导雷达系统参数条件下,径向加速度的影响可以忽略;RCS无起伏、散射中心分布越稠密、散射中心分布越均匀目标的检测性能更优;杂波反射越强、幅度起伏越大、相关性越强对检测性能影响越大的结论,并通过仿真实验验证了结论的正确性。      

前向散射雷达目标回波特性实验

前向散射雷达是一种双基地角接近180°的特殊体制双基地雷达,它通过捕获目标穿越基线时引起的回波起伏变化实现目标的检测,因此对前向散射雷达目标回波特性的研究至关重要。以暗室实测的前向散射雷达回波数据为基础,分析了球体、二面角、三面角、圆柱体雷达目标前向散射场与辐射场相干叠加的综合效应,得出雷达目标进入前向散射区,回波幅度先减小后小幅反弹的规律。该文可以增进对前向散射雷达目标回波特性的认知,为目标检测与识别提供支撑。     

曲靖非相干散射雷达电离层E-F谷区电子密度日间变化特征初步分析

电离层E-F谷区是电离层探测和研究的薄弱环节之一.文中利用曲靖非相干散射雷达日间120～200 km的电子密度观测数据,初步分析了曲靖地区电离层E-F谷区的变化特征.发现E-F谷区结构依赖于地方时与季节,相对于正午存在对称性,同时表现为两种形态：一种在120～160 km存在明显谷区结构,谷底位于134～144 km;另一种的谷区很宽,谷底位于约130 m,在120～150 km电子密度随高度缓慢变化,160 km以上电子密度快速单调增加.一次耀斑爆发后129 km以下电子密度迅速增加,D层电子密度突然增强,而134 km以上变化不明显,可能与X射线增强有关.一次磁暴期间139～158 km电子密度变化不明显,177～196 km的电子密度出现了增强现象,可能与氧原子含量增加有关.     

动态雷达目标RCS的统计分析

对于飞机等复杂目标,外场飞行动态测量是获取目标电磁散射特性数据的一个必要手段.基于动态飞行测量实验,详细分析了某中型民航飞机的外场实测RCS特性数据.研究了其统计特性,同时建立了该飞机在不同方位角范围内的起伏模型.研究结果可以为RCS的设计和减缩提供参考,并可应用于雷达目标仿真.     

单模光纤中受激布里渊散射阈值研究

分析和讨论了受激布里渊散射(SBS)阈值计算的Smith模型和Küng模型,研究了更为准确估算光纤中布里渊散射阈值的方法,通过布里渊增益系数与光纤长度的关系,发现对于较短长度光纤,其布里渊增益系数随着光纤长度变化范围较大,仅在长距离光纤时,布里渊增益系数才可以近似为常数。实验测量了25 km单模光纤的受激布里渊散射阈值,推导出用布里渊时域反射仪(BOTDR)测量受激布里渊散射阈值计算公式,最后用布里渊时域反射仪测量了不同长度光纤受激布里渊散射阈值,实验结果与理论分析吻合。     

一种利用目标雷达高分辨距离像幅度起伏特性的特征提取新方法

为了松弛高分辨距离像(HRRP)的方位敏感性,传统的雷达HRRP目标识别方法大都采用目标在一定方位角域内的平均像作为方位模板.实际上,距离像的幅度起伏特性也包含了一定的目标特征信息.本文基于散射点模型理论,提出了一种利用距离像幅度起伏特性的特征提取新方法.新方法提取的加权距离像特征反映了各个距离单元内目标散射点的分布情况,可以更好地描述目标散射特性.基于外场实测数据的识别实验结果表明,新的特征提取方法可以大幅度地提高识别性能.     

典型目标的BRDF实验室测量与模型验证

通过研究典型目标双向反射分布函数实验室测量与建模的方法分析目标的散射特性.给出F4(聚四氟乙烯)粉压制板及所测样品的反射光强度,通过经标定过的反射标准板传递,在半球空间内计算出样品在红外(1.06μm)波段的双向反射分布函数.根据五参数半经验统计模型和遗传算法,对各样片的BRDF进行了优化建模.按照模拟实验数据的标准均方误差最小的标准选择了模型参数.并将实验测量结果与模型输出进行了比对.结果表明该方法是分析目标散射特性的可行性方法.     

鸟类目标雷达散射特性研究

鸟类目标雷达散射特性研究逐渐受到重视。首先对鸟类目标的雷达散射特性进行了理论分析,利用实验室数据构造的理论统计模型,估算单只鸟的雷达散射截面（RCS ）量级,然后详细介绍了在实验室对鸟类雷达散射截面进行测量的方法和测试结果。     

垂直入射大地回波特性测量方法与实验

针对垂直入射区雷达大地回波的特性,利用S波段和8 mm波段线性调频连续波雷达散射计,开展了农田和沙地2种地形的回波测量实验,获取了2种地形在S波段和8mm波段的垂直入射区回波数据,给出了地面反射系数和散射系数的计算方法,并利用该方法由测量回波数据得出了2种地形在S波段和8 mm波段的反射和散射系数.该结果为雷达高度表和微波遥感等系统提供了设计依据.     

云雾中飞机尾流的环量估计

结合典型的稳定段尾流空气动力学模型和电磁散射模型,仿真分析了尾流的毫米波雷达多普勒特性;进而利用网格映射的方法,提出了一种基于双部毫米波雷达探测的尾流速度场反演和环量估计技术。结果表明,双部多普勒雷达可有效估计垂直于航向截面上的尾流二维速度场特征,据此可以得到航空安全领域非常关注的尾流环量特征。     

水下尾流相干探测的理论与实验研究

研究水下舰船尾流形成初期相干光探测干涉图像的特性及不同水体条件下干涉图像的变化情况,仿真不同退偏情况下的干涉图像。基于Monte Carlo方法建立了气泡群散射的仿真模型,分析气泡群多重散射的强度特性并模拟前向及后向接收屏的光强分布情况。搭建马赫-曾德尔干涉光路进行水下舰船尾流气泡的相干探测实验,验证了理论和模拟的准确性。结果表明,设计的光路可以测量该实验条件下尾流前向散射光的干涉图,不同水环境下干涉图的光强和对比度具有很大的差异,可以通过对干涉图的直接处理来进行水环境的区分。利用干涉法进行尾流区域判断,为尾流区域的探测提供了一个新的思路。     

飞机尾流的雷达回波Doppler特性分析

尾流的形状大小及强度等主要由飞机飞行重量、飞行速度及机翼结构等参数决定.在湿性大气条件下,尾流对电磁波的散射主要是由尾流系统中微粒的Bayleigh散射造成的,通过分析尾流粒子模型的速度谱,得到了尾涡速度谱与Doppler速度之间的关系,这一特性与大气环境中湍流的特性有明显区别,可为飞机尾流的雷达探测和定位问题提供理论依据,并可指导雷达设计,从而引导飞行器规避飞机尾流,减少飞行事故的发生.