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。     

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.     

云雾中飞机尾流毫米波雷达多普勒特性研究

构建了尾流中云雾滴运动微分方程,通过求解运动方程得到了尾流中云雾滴的运动轨迹、速度分布等特性.分析了尾流中云雾滴的密度分布特性,并以典型的W波段雷达为例,分析了云雾中尾流的探测距离.在此基础上,提出了一种云雾中尾流雷达多普勒特性模拟方法,得到了典型毫米波雷达空间分辨率和观测视角下云雾中尾流的多普勒特性.研究结果表明,云雾中尾流毫米波雷达回波调制了丰富的尾流速度场信息,可为航空安全提供特征支撑.     

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。     

飞机尾流的介电常数分布特性分析

根据飞机尾流的形成演化特点,把尾流内部水蒸汽、位温等微结构的运动合理假设为一个对流扩散过程,这种在旋转速度场作用下的尾流运动是一种特征明显的对流占优的扩散运动.通过分析飞机尾流系统中水蒸汽、位温等微结构的运动规律,得到了不同时刻尾流的状态分布特征,并由此得到了不同时刻尾流的介电常数分布特性,为雷达实时探测和定位飞机尾流提供了很好的电磁散射模型.     

飞机尾流的脉冲多普勒雷达探测性能分析

针对晴空、降雨条件下飞机尾流的脉冲多普勒雷达探测问题,研究了飞机尾流RCS和多普勒速度谱特性,导出了飞机尾流探测的雷达方程及其可检测性因子的解析表达式。在此基础上研究了X、C、S、L波段雷达的飞机尾流探测性能,并与隐身飞机的雷达探测性能进行了比较研究。结果表明：对于散射率为-90 dBsm/m~-70 dBsm/m的飞机尾流,其探测距离可从十几千米到100千米以上;在雷达反射率因子为10 dBZ~40 dBZ的降雨环境中,尾流探测性能一般优于隐身飞机探测,其探测距离可达到隐身飞机探测距离的2倍以上。     

晴空飞机尾流的雷达探测性能分析

该文分析了晴空飞机尾流RCS(雷达截面积)的频域特性和时变特性,导出了相参多普勒雷达探测飞机尾流的LMP(局部最大势)检测器及其检测概率、虚警概率的解析表达式,在此基础上导出了尾流探测的雷达方程。仿真分析结果表明：垂直入射的尾流探测性能一般优于斜入射探测;当雷达观测时间较长时,斜入射探测性能随雷达距离分辨单元的增大而改善;对于单位长度RCS为-80~-60 dBm2/m的飞机尾流,其雷达探测距离可达30~100 km。     

晴空状态下飞机尾流的雷达散射截面分析

假设飞机对大气扰动产生的尾流系统是熵恒定的,可认为尾流边界与周围大气没有冷热交换,由折射系数与大气参数的关系和理想气体状态方程得到了尾流大气的径向密度分布特性.结合湍流理论和流体力学中的举力线理论给出了一种计算尾流湍流RCS特性的计算方法,并分析得到飞机尾流的位折射系数、介电常数分布及雷达体反射率等重要特性参数,进而得到了尾流RCS随入射波频率变化及雷达距离变化的关系,这可为机场雷达实时探测和定位飞机尾流提供理论数据支持.     

晴空飞机尾流的相参多普勒雷达探测技术

该文分析了晴空飞机尾流的相参多普勒雷达检测模型,提出了一种用于简化尾流检测器设计的方法,导出了相应的GLRT(广义似然比检验)检测器结构.推导得到了检测概率、虚警概率的解析表达式及其高斯近似形式,并将其推广应用到多个CPI(相参处理间隔)的检测性能分析.研究结果表明,该文提出的检测器可以有效增强飞机尾流的雷达探测性能.     

湿性大气中飞机尾流的雷达探测性能

飞机尾流的雷达探测在民航安全、飞机目标探测与识别等领域具有重要的研究价值。针对雨、雾等湿性大气环境中飞机尾流的雷达探测问题,导出了尾流回波的多普勒速度谱、尾流探测的雷达方程及其可检测性因子的解析表达式。仿真研究了L、S、C、X和Ka波段雷达对雨、雾中飞机尾流的探测性能。结果表明,在全程雨、雾衰减的条件下,尾流的雷达探测距离可从数千米到大于200km;Ka、S波段雷达分别在近距离和远距离尾流探测中具有优势。     

降雨条件下飞机尾流多普勒特性研究

根据不同直径雨滴的散射特性,分别计算了尾流中不同雷达分辨单元内雨滴的多普勒谱和雷达反射率因子与雨滴速度之间的关系,发现了雨滴独特的多普勒变化规律;并对比分析了多普勒谱和雷达反射率因子两条曲线,结果表明两种方法一致性很好。     

舰船尾流光特性分析

在远场尾流区气泡之间是不相关的,气泡光的散射是不相关散射.基于这一认识,利用Mie散射理论初步分析了远场尾流区光的散射特性,发现远场尾流区尾流光的背向散射强度明显增强,不同深度和不同长度光的背向散射强度都有一定的差别.尾流光的背向散射特性是水下航行体跟踪、识别和定位目标的重要参数.     

雷达回波模拟器的设计与实现

雷达回波模拟器在雷达系统的性能测试中具有广泛的应用。介绍一种多功能小型化雷达回波信号模拟器的工作原理和实现结构。该设备可以模拟LFM信号、脉冲信号等多种信号波形,具有较宽的多普勒调制和时间延迟调节功能,能有效验证脉冲压缩与信号处理单元的工作性能,准确评估雷达系统的分辨力、威力范围等技战术指标。同时该设备也可作为一种简易实验平台为其他雷达系统提供信号源输入。     

天波超视距雷达海洋回波谱特性研究

根据高频电磁波与海面相互作用产生Bragg谐振散射的特性,首先对一阶和二阶海杂波的产生机理进行了理论分析,然后结合Barrick提出的一阶、二阶散射理论对海洋回波谱进行了模拟。最后详细地研究了洋流、海态、雷达工作参数、电离层等因素对海洋回波谱的影响,并在天波超视距雷达体制下,建立了其海洋回波谱多普勒频率模型,为全面研究海杂波及天波超视距雷达目标检测提供了理论依据。