系统误差对分布目标极化散射测量的影响

首先统一推广了现有极化定标模型.系统地评估了极化通道幅相不平衡、天线串扰、法拉第旋转、地形坡度导致的极化角度偏转、干扰和系统环境噪声等因素对分布目标全极化散射测量的影响.在此基础上,结合应用需求对上述因素的约束条件,通过仿真得到了一些对极化合成孔径雷达系统设计和极化定标有参考价值的结论.     

系统误差对点目标极化散射测量的影响

首先推广了现有极化定标模型。在此基础上，评估了极化通道幅相不平衡、天线串扰、法拉第旋转、指向误差角、干扰和系统环境噪声对点目标全极化散射测量的影响，并考虑科学研究和应用需求对上述参数的约束条件，从而得到对极化合成孔径雷达系统设计和极化定标有参考价值的结论。     

全极化相控阵雷达波束扫描对目标观测极化散射矩阵的影响

全极化相控阵雷达天线的极化特性随着波束扫描角度的变化而改变,将给目标极化散射矩阵测量带来两方面的问题:一方面,天线的极化基定义在垂直电磁波传播方向的横截面内,使不同波束指向角度下的雷达观测极化基各不相同,从而导致不同波束指向下对固定姿态目标观测得到的极化散射矩阵不同;另一方面,天线的交叉极化会随着波束扫描角度增大而增大,导致相控阵雷达观测的目标极化散射矩阵元素之间会相互串扰。该文重点分析上述两个方面对目标观测极化散射矩阵的影响,以建立更精确的观测方程,为相控阵雷达极化精密测量提供数学依据。      

正交偶极子的极化特性分析

双极化相控阵天线的极化特性及其对目标极化散射矩阵测量的影响,将决定相控阵体制雷达获取目标极化信息的精度和能力,是相控阵雷达极化技术的基础。以正交偶极子为阵元模型,分析了双极化阵列天线的空域极化特性及其对雷达目标极化散射矩阵测量的影响。由于两阵元辐射电场在偏离视轴方向的非正交性,不可避免地会引起两天线交叉极化之间的相互干扰。根据传统交叉极化评价指标的定义,分析了正交偶极子天线的交叉极化特性,并从目标极化特性测量性能的角度,定义了双极化雷达系统的交叉极化隔离度,将其表示为极化测量系数矩阵条件数的形式,以衡量全极化相控阵雷达天线的交叉极化特性。     

极化测量误差对人造目标散射解译性能的影响研究北大核心CSCD

极化雷达具有全天时全天候对目标和场景进行观测的优势,在诸多领域得到广泛应用。极化雷达作为一种多通道系统,不同极化通道间的交叉耦合和通道不平衡等非理想因素会使目标极化散射矩阵存在测量误差,进而影响对目标散射的解译性能。文中以人造目标为研究对象,利用极化测量误差模型和相干极化目标分解开展了极化测量误差对散射解译性能的影响研究。以Krogager分解为例,推导了三面角、二面角、偶极子和螺旋体等基本散射体的极化目标分解分量与测量误差源的解析表达式,给出了分解特征参数的变化曲线图,揭示了极化测量误差对散射解译性能的影响机理。在此基础上,基于"开拓者"无人机暗室实测数据开展定量分析。当Krogager分解误差小于10%时,要求极化隔离度小于-23 dB,极化通道幅度不平衡和极化通道相位不平衡分别小于3 dB和8.4°。研究工作为极化雷达系统参数设计等提供了指导。     

干扰背景下瞬时极化测量雷达的目标识别预处理技术

该文以瞬时极化测量雷达的攻防对抗为背景,分析了单极化有源干扰机形成的假目标的极化散射特性。分析结果表明,在同样的干扰样式下,干扰机在分时极化测量雷达和瞬时极化测量雷达下生成的假目标具有不同的散射特性。在单极化有源假目标极化散射特性分析基础上,针对对抗条件下极化雷达无法准确测量目标散射矩阵的情况,提出了一种基于不完整极化测量的目标识别预处理方法。该方法能够有效获取目标三个极化散射矩阵序列,它们可以用作目标识别的稳健特征量。     

瞬态极化雷达中极化测量与校准的数学原理及实验验证

瞬态极化雷达是一种具有两路正交极化通道独立收发能力的新体制雷达,可实现目标极化散射矩阵的瞬时测量。在对传统的瞬态极化雷达目标极化散射矩阵测量原理进行分析的基础上,详细介绍了基于模糊函数矩阵的极化测量新方法,给出了相应的信号处理流程;并提出了基于单个金属球定标体的极化散射矩阵测量结果校准方法;最后介绍了基于瞬态极化雷达试验系统开展的仿真实验、外场测量实验及实验结果。     

瞬态极化雷达接收滤波器的优化设计

 针对瞬态极化雷达发射波形自相关和互相关特性相互制约的矛盾,本文对瞬态极化雷达的接收滤波器进行优化设计,以减小相同极化通道的距离旁瓣和不同极化通道之间的相互串扰,提高全极化雷达的检测和估计性能.建立了瞬态极化雷达回波信号模型,分析了目标极化散射矩阵估计的误差来源,根据估计误差函数建立优化模型,通过凸优化求解对不同极化通道的滤波器进行优化设计.分析了单个静止点目标、运动目标和多目标情况下滤波器的性能,并给出了仿真结果.最后,利用实测数据验证了本文方法的有效性.     

基于极化重构的弹头识别方法研究

极化特性是弹道目标识别的重要特征之一,针对复杂突防环境下弹头快速识别需求,提出了一种基于分时极化重构和特征压缩的弹头识别方法。利用微动目标的极化散射矩阵暗室测量数据,分析了动态目标的极化散射特性。结合弹道轨道模型,仿真了弹道目标的动态极化散射矩阵雷达回波信号。基于运动参数和极化互易性对极化矩阵进行相位补偿重构;然后利用重构的极化矩阵提取极化不变量特征和庞加莱球点的变化等特征,并采用多维特征投影变换实现特征压缩,去除无用冗余信息;最后通过软判支持矢量向量机进行序贯识别,从而实现对弹头、碎片和发动机等弹道目标的快速稳健识别。     

基于和差波束极化特性的目标极化散射矩阵测量方法研究

该文建立了一种基于常规单脉冲体制的目标全极化散射矩阵测量算法。首先证明了该型雷达天线具有复杂的极化结构,并且对回波信号的极化特性有一定的敏感性。利用单脉冲雷达和差通道的极化特性在获取目标角度信息的同时利用一个脉冲重复周期即可完成目标极化散射矩阵的测量,降低了全极化单脉冲雷达研发的系统复杂度和设计成本,通过电磁计算和仿真分析验证了上述研究的正确性。这对于开发现有雷达装备的极化测量处理能力、提升其抗干扰和目标识别能力具有一定的启发和指导意义。     

全极化雷达极化标校技术研究

受各种非理想因素的影响,极化测量雷达难以直接测得目标准确的极化散射矩阵（polarization scattering matrix,PSM）,因此,高精度极化标定是准确获取和利用目标极化信息的基础.本文从极化标校的基本原理出发,建立了PSM测量的误差模型,分析了主要误差因素对PSM测量结果的影响,阐述了无源和有源极化标定方法并对其性能和适用场景进行比较,分析了极化标校器的参数对极化标校精度的影响.分析结果表明,目标的交叉极化分量与极化测量雷达系统的极化隔离度处在相同水平时,目标的交叉极化分量测量结果会明显偏离其真值,通过极化隔离度优于测量系统隔离度无源或有源极化定标体对系统进行标校可以减小系统极化隔离度带来的测量误差.本文工作为极化定标体的研制和全极化测量雷达的系统标校奠定了基础.     

Dual-channel and multifrequency radar system calibration

Uncertainty in absolute gain and crosstalk factors are the primary sources of error in dual-channel radar measurements. A full two-port calibration technique compensates for the errors introduced due to an imperfect antenna system and improves the isolation between orthogonal polarization channels as long as the observed cross section is above the equivalent system noise cross section. A novel technique for calibrating a dual-polarized network analyzer-based scatterometer system is discussed. Rigorous two-port S-parameter representation is used to describe absolute gain and crosstalk characteristics. Validity of the crosstalk correction is demonstrated by measuring the point target scattering matrix. Correction factors are obtained by measuring the S-parameters of trihedral and dihedral corner reflectors of known sizes. Results of absolute gain of the antenna system are verified using independent test target cross section measurements     

宽带全极化垂直昆虫雷达设计及校准关键技术研究

宽带全极化垂直昆虫雷达是一种利用宽带信号实现空中单只昆虫分辨,利用多极化通道实现昆虫全极化测量的雷达系统.当被测昆虫体型在不同极化轴向的电磁波反射功率可明显分辨时,该雷达可利用"当极化方向平行于昆虫体轴时,回波功率最大"的基本原理,通过测量昆虫极化散射矩阵,获取昆虫体轴方向,对研究昆虫定向迁飞规律具有重要的作用.当前垂...     

新体制极化测量雷达的瞬态极化测量性能分析

瞬态极化雷达采用同时发射、同时接收的测量体制,可以利用正交极化通道的单次回波信号测量目标极化散射矩阵。首先给出了窄带瞬态极化雷达信号模型和信号处理方法;然后详细分析了两类瞬态极化雷达信号波形(频移脉冲矢量波形和正负调频斜率LFM矢量波形)的测量性能;最后用国防科技大学研制的X波段瞬态极化雷达系统开展外场实验,实验结果表明:与分时极化测量结果相比,两者的相对幅度测量结果差异小于2 dB,相对相位测量结果差异小于10,°从而验证了瞬时极化测量的有效性。     

A convenient technique for polarimetric calibration ofsingle-antenna radar systems

A practical technique for calibrating single-antenna polarimetric radar systems is introduced. This technique requires only a single calibration target such as a conducting sphere or a trihedral corner reflector to calibrate the radar system, both in amplitude and phase, for all linear polarization configurations. By using a metal sphere, which is orientation independent, error in calibration measurement is minimized while simultaneously calibrating the crosspolarization channels. The antenna system and two orthogonal channels (in free space) are modeled as a four-port passive network. Upon using the reciprocity relations for the passive network and assuming the crosscoupling terms of the antenna to be equal, the crosstalk factors of the antenna system and the transmit and receive channel imbalances can be obtained from measurement of the backscatter from a metal sphere. For an X-band radar system with cross polarization isolation of 25 dB, comparison of values measured for a sphere and a cylinder with theoretical values shows agreement within 0.4 dB in magnitude and 5° in phase. An effective polarization isolation of 50 dB is achieved using this calibration technique     

全极化雷达幅相不一致对昆虫朝向估计的影响

昆虫雷达通过测量波束中昆虫的极化信息,估计昆虫头部朝向,进而完成对昆虫迁飞轨迹的监测.但是,全极化雷达系统中的非理想因素会影响到昆虫头部朝向的估计精度.为了研究全极化系统幅相不一致对朝向测量的影响,本文对昆虫极化散射特征和全极化系统建模,并对朝向误差进行分析,得到了朝向误差和通道间幅相不一致的关系.理论分析和仿真结果表...