太赫兹雷达直升机旋翼目标微动特性研究

直升机旋翼微动形成的微多普勒特征对于战场环境下直升机目标探测识别具有重要意义,掌握直升机旋翼的微动特性是雷达目标辨识的前提。太赫兹雷达波长短,多普勒效应显著,迫切需要掌握太赫兹频段旋翼目标微动特性。首先对偶数叶片和奇数叶片的螺旋桨目标进行建模,分别使用微波波段(3 GHz)与太赫兹波段(120 GHz,220 GHz)雷达对目标进行仿真分析,并从目标的回波信号特征出发提取多普勒频移信息,利用短时傅里叶变换进行时频分析,对比分析目标与雷达参数对其多普勒效应的影响及调制关系。仿真结果表明：在转速、视角以及直升机叶片长度均相同的情况下,太赫兹频段下的微多普勒效应比微波频段显著增强,多普勒曲线也更加清晰,叶片细节更加丰富。应用太赫兹雷达提取微多普勒信息能够为直升机目标识别提供重要特征。     

微多普勒理论建模与仿真研究

微多普勒被认为是雷达目标的"惟一"特征,"惟一"是指不同的微运动会有不同的微多普勒,从而基于目标微动差异提取相应的微多普勒特征可用于雷达目标识别.在介绍微多普勒相关概念的基础上,建立了刚体目标的一般微动模型及其微多普勒理论模型,并具体研究了锥体弹头和诱饵的微多普勒.最后通过仿真对雷达回波基带信号采用时频分析方法提取出弹头和诱饵的微多普勒特征,从而为真假目标的识别提供了新的依据.     

基于单频信号的662 GHz多普勒雷达层析成像

首先介绍了多普勒雷达层析成像的原理及该成像方法的极限分辨率理论推导,并通过仿真获得了单频信号的点目标扩展函数(PSF),验证了该成像方法在单频条件下的理论极限分辨率为波长的四分之一.然后,介绍了中物院构建的662GHz单频雷达系统,并针对该实验系统设计了基于卷积反投影的多普勒雷达层析成像算法.最后,通过实验在太赫兹频段验证了多普勒雷达层析成像的有效性,并利用测量获得的360°全姿态回波信号数据给出了分辨率优于1 cm的成像结果.     

基于压缩感知的弹道导弹微多普勒提取方法

利用微多普勒识别弹道目标的关键是宽带雷达回波信号的微多普勒提取。宽带雷达回波信号的高速采样对硬件和算法提出了更高的要求。将压缩感知方法应用到宽带雷达回波信号的微多普勒提取中,并给出了弹道导弹目标的微多普勒计算公式和利用压缩感知重构弹道导弹微多普勒的方法。在低采样频率下利用压缩感知理论从回波信号中提取的微多普勒,与在高采样频率下利用Gabor变换提取的微多普勒是一致的,这表明利用压缩感知理论以低频率采样弹道导弹回波信号,提取微多普勒,降低工程实现难度的方法是可行的、有效的。     

太赫兹双频雷达目标微动特征提取仿真

基于双频太赫兹回旋管设计了双频太赫兹雷达,针对振动、转动、翻滚运动目标建立了包含微多普勒信息的目标回波模型,采用时频分析方法开展了微动特征仿真计算.通过仿真结果可以看出,0.11 THz雷达和0.22 THz雷达对于振动、旋转、翻滚的微动特征都有厘米级的探测能力.在较强噪声条件下,通过自功率谱时频分析,可以抑制噪声,提...     

太赫兹云雷达的外场试验结果及反演算法

利用太赫兹云雷达的外场观测数据,分析了观测时间段内的雷达回波特征;基于最优估计理论,研究太赫兹云雷达的液态云微物理参数反演算法,反演得到液态云的微物理参数,包括有效粒子半径、液态水含量、粒子数浓度和分布宽度参数。外场观测数据用例属于低云,云层结构较稳定,云类为层云或层积云,云底和云顶回波较弱。反演结果与相关文献中的云微物理参数统计值基本相符,在回波强度较大的区域有效粒子半径较大,液态水含量较高,云中粒子数浓度呈现随高度增加逐渐减小的趋势。     

一种220GHz 波段太赫兹合成孔径成像雷达

微波频段的机载合成孔径成像雷达在对地观测方面具有广泛应用,但其合成孔径成像积累时间长,成像帧率低,提高雷达工作频率能够减小合成孔径所需转角,提高成像帧率。设计了一种工作在220GHz 波段的太赫兹合成孔径成像雷达系统,采用收发天线分置、发射宽带线性调频连续波的体制,最大信号带宽4. 8GHz,输出信号功率约20mW。宽带回波信号幅度相位经外标校补偿,通过成像试验,验证了太赫兹ISAR 与SAR 成像分辨率约3.2cm,可实现5Hz 的成像帧率,证明太赫兹波段能够大幅提升成像帧率,满足快速成像的要求。     

弹道导弹目标回波信号建模与雷达特征分析

介绍了弹道导弹运动目标特征提取和雷达识别的研究概况,针对锥顶不动、进动角固定的匀速进动锥形弹头目标,对其典型运动进行建模,给出了回波的解析表达式,利用数值解的方法,对回波信号进行了频谱分析和时频分析,提取了频谱调制特征和微RCS特征,使用Wigner-Ville分布峰值检测法,提取了回波信号的微多普勒特征,给出了使用雷达微动特征识别弹道导弹弹头的途径.最后给出了回波信号时频分布、微多普勒、多普勒谱和微RCS的仿真结果,证明了理论分析的正确性.     

行进人体目标雷达瞬时多普勒特征分析

行进人体目标对雷达回波产生多普勒调制和微多普勒调制,提取目标雷达回波中的多普勒和微多普勒特征,可获得人体目标的运动速度及肢体摆动周期等信息,有助于人体目标的检测与识别。本文改进和完善了行进人体目标的线性刚体模型,得出连续波信号体制下人体目标雷达回波,推导出人体目标的瞬时多普勒频率,定性分析了目标的瞬时多普勒特征和瞬时运动特征的变化规律。利用公开的实测数据验证了本文模型的有效性,并利用时频分析工具对目标雷达回波的瞬时特征进行了仿真分析,提取出目标的瞬时运动特征。本文模型及特征提取方法可推广应用于其他信号体制的雷达回波信号分析,同时可推广应用于对目标其他运动状态的分析。      

太赫兹频段下基于EMD的人体生命特征检测

非接触式的心跳呼吸信号检测对重症患者心跳呼吸的远程监控、自然灾害中受害者的搜寻等都有重要的应用。本文针对人体心跳呼吸信号相对于复杂环境属于微弱信号的情况,提出了一种太赫兹频段下基于经验模态分解(EMD)的人体生命特征检测方法。首先建立太赫兹雷达人体目标回波模型,对回波信号进行经验模态分解。然后进行时频分析,得到心跳呼吸微多普勒信息,提取其频谱质心曲线。再做第二次时频分析,实现心跳呼吸频率的提取与分离。在高斯杂波环境中进行了仿真实验,检测结果表明,基于EMD的检测方法与直接检测方法相比,取得了更好的检测效果,具有较强抗噪能力,适合于微弱信号处理。