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.     

基于散射中心模型的舰船LFM雷达回波仿真

关于雷达回波的模拟,目前研究最多的是简单场景下点目标模型的回波仿真。针对复杂的海情背景,提出用散射中心模型仿真舰船目标LFM雷达回波的方法。首先模拟了弹道轨迹及舰船摆动,然后利用2D-ESPRIT算法提取出舰船的二维散射中心位置分布及其类型参数,并推导出舰船的散射中心回波模型。该回波模拟方法不仅流程清晰、完整,而且仿真场景复杂、回波结果逼真度好。最后用MATLAB仿真分析了舰船的LFM雷达回波及其一维距离像,验证了模型的正确性和实用性。     

高分辨单脉冲雷达距离像回波建模仿真

为了有效模拟和分析雷达目标回波特点,提出了一种数字仿真方法来建模和设计雷达目标回波。通过对高分辨单脉冲雷达的原理分析,设计雷达目标回波仿真系统框架,将系统分解成多个模块,针对每个模块建立相应的数字模型,并利用计算机软件实现,仿真表明该方法能有效建立雷达目标三通道一维距离像回波,并对后续单脉冲跟踪数据处理的研究具有指导意义。     

机载高分辨雷达目标回波的数据仿真

机载预警高分辨雷达能够有效地从电磁波参数中抽取有关目标的信息。为了充分利用这些信息，就必须详细了解电磁波与目标之间的相互作用机理。本文采用点散射模型对分布式舰船目标的雷达回波进行了仿真。组成目标的各散射体具有不同的散射强度和高度，各散射体之间产生的电磁耦合采用能量守恒原理来处理，并依此给出了几类典型舰船目标雷达回波的高保真数据仿真结果。     

基于人造目标极化HRRP的散射机理分类

针对人造目标的极化高分辨距离像,研究了雷达目标的空域极化特性和频率色散特性及其在散射机理分类中的应用。基于散射中心,利用极化分解技术对散射机理的类型进行判别,并分析了极化方位角补偿技术对由目标方位角变化而引起的类型误判的改善。此后结合目标的频率色散特性,得到了散射中心的特征矢量与典型结构间的对应关系,降低了类型判别的不准确性。通过仿真实验,验证了散射中心散射机理分类的有效性,为目标的分类识别提供了支撑与依据。      

基于原子范数最小化的一维距离像散射中心估计

雷达高分辨距离像（HRRP）体现了目标散射中心在视线方向分布的结构特征,在雷达自动目标识别领域具有重要的应用价值。本文提出了一种基于原子范数最小化的HRRP散射中心估计方法,该方法将HRRP的频谱近似表示为多个复正弦信号的叠加。复正弦信号的幅度对应散射中心的强度,频率则对应其位置。此估计方法直接在连续的位置空间进行求解散射中心的位置与强度,无需对散射中心的位置进行离散化处理,有效的避免了基不匹配的问题。与此同时,该方法也不需要已知散射中心的数量,而且对噪声较为鲁棒。仿真数据处理结果验证了该方法的有效性。      

基于散射中心模型的雷达目标成像研究

雷达目标数据是验证和评估各种算法的基础,数据仿真由于不受条件和环境制约,是获取数据的重要途径,开展数据仿真研究具有重要的现实意义。研究了一种基于多散射中心模型的目标成像方法,仿真获得了坦克目标的一维距离像和二维SAR像,针对传统成像方法分辨率低的问题,将基于最小二乘—旋转不变技术的参数估计技术应用于雷达目标一、二维成像中,大大改善了雷达图像的分辨率和成像质量。     

基于散射中心极化比的锥体目标姿态反演

从高分辨一维距离像（high range resolution profile,HRRP）出发,针对HRRP姿态敏感以及锥体目标识别中姿态获取困难的问题,推导分析了散射中心极化比与锥体目标姿态的关联关系,提出了基于散射中心极化比姿态反演的方法:利用散射中心参数估计模型对锥体目标不同极化下的宽带数据进行分析,分别提取其散射中心参数,同时计算散射中心参数的极化比,并与理论的极化比曲线进行匹配,最终获取目标的姿态角.基于球头锥的数值计算与极化特征提取结果验证了方法的有效性.利用此方法能够做到对目标姿态的快速反演,为进一步的目标识别提供支撑.     

三维散射中心模型辅助的一维距离像要害部位选择

不同于传统爆炸杀伤型武器,碰撞杀伤以其毁伤集中的优势正逐渐被应用于拦截、破甲等多个领域,而准确判定要害部位实现对于目标的有效毁伤打击有重要的意义。由于一维距离像具有姿态、强度及平移敏感性,仅基于距离像进行要害部位选择难以实现。本文提出一种三维散射中心模型辅助的一维距离像要害部位选择方法。通过获取目标三维散射中心的先验模型,结合要害部位三维位置实现三维向二维、二维向一维的图像投影,得到一维散射点序列模板。按照滑动最大匹配原则将目标散射点序列模板与待识别距离像匹配,此时一维散射点序列模板中要害部位所对应的距离像位置视为要害部位所在的实际位置。该方法运算复杂性小,便于实现,具有较强的实用意义,基于地面目标的电磁计算仿真数据说明算法有较好的要害部位选择性能且对角度偏移有适应性。      

基于目标散射中心和HMM分类的多视角 雷达目标识别方法

根据高分辨雷达目标的简单散射点模型,提出用Relax算法从雷达回波提取目标强散射点分布的位置信息作为目标识别的物理特征,用隐马尔可夫模型表征多视角雷达回波序列,实现飞机类目标识别的方法.实测数据的计算机仿真表明,对训练数据段,仿真可以指示飞机的姿态,方位识别平均正确率为96.77%,类平均正确识别率为99.80%;当测试数据取自没有训练过飞行数据段时,两种情况的类平均正确识别率分别为81.25%和89.87%.     

雷达目标的散射中心建模研究

雷达目标总散射场可近似为若干散射中心贡献的叠加,而每一个散射中心都对应着特定的电磁散射机理,这些特定散射机理的散射场可表示成输入为雷达参数（频率、极化、视向角）和目标参数（几何、材料）的参数化模型.散射中心参数化模型在雷达回波实时模拟、半实物仿真、雷达目标识别等领域得到了广泛的关注.文中总结了雷达散射中心模型的发展历程,包括散射中心数学模型和散射中心参数提取方法,以及散射中心建模的难点问题和未来的研究方向.期望该文可为从事该方面研究的科研人员提供一些参考.     

基于目标电磁散射特征的雷达回波信号实时模拟系统的研制

结合SOPC(System on Programmable Chip)技术与虚拟仪器技术,采用能较真实地反映目标散射特征的三维多散射中心模型实时计算目标回波波形,实现了高分辨雷达接收系统反映目标散射特征及其动态变化的实时雷达信号回波模拟系统.重点介绍了基于目标电磁散射特征模拟的实时算法、模拟器的系统结构以及高速数模混合SOPC系统设计与实现的关键技术.SOPC系统采用V2p40,系统主频为300MHz可输出120MHz以下的中频信号.     

基于快速密度搜索聚类算法的极化HRRP分类方法

该文针对人造目标的极化高分辨距离像,提出一种基于快速密度搜索聚类算法的分类方法。首先根据散射结构在频率和极化维度的特性,对散射中心的类型进行判别,在此基础上构造目标分类的特征矢量。然后采用快速密度搜索聚类算法,实现目标的分类。仿真实验结果表明,文中构建的特征矢量能较好地描述目标的结构属性,具有较强的可分性。而快速密度搜索聚类算法简单高效,在人造目标的分类识别中具有极大的应用潜力。     

基于酉 ESPRIT 的多频带融合ISAR成像

基于散射中心参数化模型和反向传播（back propagation, BP）神经网络,构建了一种针对目标全角度、宽频段下的远场电场预测网络,该网络将利用目标的位置、幅度、频率等数据信息实现远场电场实部与虚部的快速预测. 首先,将对目标强散射点的位置以及强度等参数进行提取;然后,对二维角域以及频域进行区域划分,构建并联式的智能网络架构,从而建立散射中心参数化模型与高精度远场电场间的关系. 该方法能够通过新型并联网络的训练,减小传统散射中心模型的频率、角度依赖性的影响,实现目标远场电场的快速获取. 由于在网络设计时,充分借鉴了现有的模型中各散射参数对目标电场的影响,因此该神经网络具有清晰的物理意义以及突出的泛化能力. 与传统的基于几何绕射理论（geometrical theory of diffraction, GTD）模型的电场重构方法相比,本文方法具有更高的准确性,实验结果表明提出的并联网络使得预测电场误差下降了18％以上,同时针对目标后向远场电场的预测,其相对均方根误差能够小于5%.

     

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。     

目标散射特性对激光雷达回波特性的影响分析

研究目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响是进行目标激光雷达主动成像、跟踪以及目标识别的基础。首先推导了考虑探测激光时空分布的目标激光雷达回波公式,通过3DS MAX软件建立了三种典型目标的三维模型,采用单站激光雷达BRDF模型仿真得到了理想漫反射、近似镜面反射以及粗糙表面三种情况下不同目标多角度回波峰值序列,基于此分析了目标散射特性对其激光雷达回波特性的影响,可为目标激光雷达主动探测及成像提供理论参考。     

频率步进太赫兹雷达的一维高分辨距离像

频率步进信号是一种较常用的距离分辨力高的雷达信号,常用于雷达的目标识别,而太赫兹波比微波信号波长短,更易于实现距离高分辨力。利用0.2 THz步进频率太赫兹雷达实现了高分辨一维距离像,分析了步进频率雷达系统中一维高分辨力距离像的成像原理,对0.2 THz步进频率雷达系统进行了介绍,最后,用Matlab对太赫兹雷达高分辨力进行了仿真,仿真结果表明,频率步进太赫兹雷达对静止目标达到了厘米级的高分辨力,而对于运动目标存在距离发散和耦合时移,速度越大,失真越大。     

NUMERICAL SIMULATION OF TIME-DOMAIN EM SCATTERING BY SHALLOW SUBSURFACE OBJECTS

The time-domain ElectroMagnetic(EM) scattering by buried objects in dispersive media is calculated with FD-TD method. The FD-TD formula in Debye dispersive media (both the complex permeability and the complex permittivity are described by Debye equations) are deduced, and the absorbing boundary condition is given. The validity of FD-TD method in lossy media is verified through comparing the FD-TD's results and the other ones. The propagation of transient pulses in dispersive media is studied in detail. The scattering pulses and the wiggle traces for typical buried objects are given.     

基于宽带DRFM的雷达面目标回波模拟技术

针对跳频雷达高度表大地面目标回波信号的模拟,提出了一种基于宽带数字射频存储(DRFM)技术的实现方案。首先介绍了1.2 GHz带宽、3 GHz采样的宽带DRFM组件硬件平台,然后重点叙述了基于DRFM技术的雷达高度表大地面目标回波模拟的算法设计方案,通过采用多路并行处理、多相滤波、正交调制等技术实现了数字下变频、目标回波特征调制、数字上变频等关键算法,最后给出了算法仿真和硬件调试结果,验证了算法的正确性和有效性。该方案已成功应用到某宽带跳频雷达高度表大地面目标回波模拟系统的设计中。