风轮机雷达散射特性仿真及微多普勒特征分析

风轮机复杂的电磁散射特性,会对其附近的空管通信、导航和监视等电子设备产生严重影响.研究风轮机的电磁散射特性,可为风轮机杂波检测和抑制提供理论依据,对保证空中交通安全具有重要的意义.论文首先基于风轮机散射点叠加的理论,考虑了雷达入射波到风轮机叶片和桅杆的初始相位以及入射波方位角和俯仰角对回波的影响,将单基地回波模型扩展到双基地模型.同时,在散射点叠加模型的基础上,提出了基于混合模型的风轮机散射特性分析.混合模型结合了散射点叠加模型和电磁仿真软件FEKO的优点,考虑了电磁波在叶片和桅杆上的反射系数等因素对回波的影响,可以实现任意观测点处的电磁散射特性计算及其微多普勒特征的分析.最后,分别对散射点叠加模型、FEKO以及混合模型的风轮机电磁散射特性分析方法进行了对比分析,给出了各自的优缺点及其适用场合.     

基于OMP算法的风轮机杂波滤除研究

针对雷达在探测目标过程中风电场杂波的抑制问题,提出了一种基于正交匹配追踪(OMP)的杂波抑制算法。首先,建立风轮机的回波模型,分析了回波时频域特征;然后,推导了多径回波模型下的风轮机回波,介绍了风电场回波的特点;最后,给出了OMP算法的理论基础和实现步骤。该算法中,通过建立一个回波字典矩阵,寻找矩阵中最匹配原子,从目标信号中减去最匹配原子,并通过循环操作滤除杂波。实验结果表明:该方法能够有效滤除风轮机杂波。     

扫描工作模式的航管监视雷达风电场回波信号的微多普勒特征分析

风电场可能对航管监视雷达等电子设备产生严重影响。风电场回波是多个风轮机回波的相干叠加,由于复杂的多径环境使得航管监视雷达产生大量的虚假目标,因而分析风电场回波信号的微多普勒特征对风电场杂波检测与抑制,保证民航飞行安全具有重要意义。本文在风轮机回波信号散射点叠加模型的基础上,对扫描工作模式的航管监视雷达风电场回波信号进行了建模与仿真,详细分析了风电场中多个风轮机之间和风轮机与地面之间的多径效应对回波信号微多普勒特性的影响。仿真结果与理论推导进行了对比分析,证明了本文算法的有效性。      

基于混响室的雷达杂波多普勒频谱模拟

为提供更全面的雷达杂波模拟信号来有效评估雷达在杂波环境下的目标检测和跟踪性能,文中分析了混响室条件下接收信号多普勒频谱展宽和频移,提出了一种基于混响室的雷达杂波多普勒频谱模拟新方法.用加拿大IPIX雷达海杂波频谱作为参考分析实验,结果表明模拟杂波与真实海杂波在多普勒频谱范围上有一致性,而且可通过调制搅拌器的搅拌速率来模拟不同的海面情况,说明混响室可用于模拟雷达杂波.     

雷达微多普勒信号特征的原理与应用

目标的微多普勒信号特征表现为不同的复杂频率调制,它由目标部件产生,用联合时间-多普勒频域进行描述,可以揭示目标独特的特性。介绍雷达微多普勒效应的基本原理与应用,描述来自刚体和非刚体的微多普勒信号特征。文中还讨论雷达微多普勒特征的研究现状、面临挑战与未来前景。     

非高斯杂波下雷达目标的检测

从非高斯杂波自身的特性出发，利用检测理论得到其最佳非线性检测器结构，并此较了它与Ｋ分布包张检测和经曲高斯检测的性能。计算机模拟表明，其性能明显优于其它两种情况。另外，文中还就参数对检测性能的影响作了详细的分析。     

常规脉冲多普勒地面雷达杂波建模与仿真

针对常规脉冲多普勒雷达，介绍了用于雷达信号模拟器中的杂波仿真模型。并对单个分辨单元杂波回波信号进行建模和仿真。同时，由于地海杂波的功率调制分量存在空间相关性，对相邻多个分辨单元的杂波回波信号进行建模与仿真。最后对雷达信号模拟器中的杂波实时模拟方法和步骤作了探讨。     

强地杂波背景下线性调频信号雷达微多普勒提取新方法

在线性调频信号体制下,针对强地杂波背景下含旋转部件目标ISAR成像问题,提出一种微多普勒信息提取新方法。首先在信号域使用相消技术剔除地杂波,拉伸处理后将相消原理应用于谱图域,从而有效实现了微多普勒信息的分离与提取,并得到了目标较为清晰的ISAR像,通过对3种地物杂波的仿真,验证了其可行性。     

基于常规预警雷达提取微多普勒特征的需求分析

给出了旋转目标的微多普勒的理论模型。针对常规预警雷达,分析、研究了与微多普勒相关的雷达重复周期、波长与驻留时间几个参数。重点针对重复周期和驻留时间,分别对直升机和固定翼飞机进行了仿真分析。所得结论对微多普勒的提取和雷达参数的设计具有一定的参考价值。     

基于Alpha稳定分布杂波模型的雷达目标检测方法

针对非高斯相关杂波背景下,移动目标检测(MTD)技术的检测性能严重下降的问题,该文基于Alpha稳定分布杂波模型和本征滤波理论,提出一种非高斯相关杂波背景下的雷达目标检测方法。该方法基于Alpha稳定分布杂波模型,通过幂变换抑制杂波的非高斯特性,以及通过分数低阶相关矩阵白化杂波,在此基础上应用本征滤波实现对目标信号的有效积累,可提高信杂比。仿真实验和实测数据验证表明,该方法在非高斯相关杂波背景下的检测性能明显优于MTD方法的性能。     

基于STFT谱图滑窗相消的微动杂波去除方法

微动杂波往往具有较大的多普勒展宽,会抬高噪底、湮没弱目标,造成虚警和漏检。有效去除微动杂波对提高雷达性能具有重要意义。该文利用匀速目标回波和微动杂波在短时傅里叶变换(STFT)谱图中的形态差异,提出了一种基于STFT谱图滑窗相消的微动杂波去除方法。具体地,匀速运动目标回波在STFT谱图中表现为特定频率单元上平行于时间轴的直线型能量条带,而微动杂波具有时变非平稳特性,在STFT谱图中呈现出横跨多个频率单元的时变复杂形态。将原始STFT谱图沿时间维滑窗得到新的STFT谱图,则目标回波分布在这两种谱图中的相同位置,而微动杂波在这两种谱图中的位置存在明显差异。因此将上述两种谱图相减,根据相减前后谱图中各单元的强度变化情况,即可将目标回波和微动杂波分离,达到去除微动杂波的效果。仿真和实测结果均验证了所提方法的有效性。与常见基于时频变换的L-statistics算法相比,所提方法能够在去除微动杂波的同时,较好地保留了目标回波。     

航管一次雷达抗风电场干扰目标检测方法

近年来,全球风力发电装机容量呈指数型增长。然而,现有航管一次雷达的动目标检测(Moving Target Detector, MTD)技术无法抑制具有非零频成分的风电场杂波,可能导致目标遮蔽和虚警率上升。针对此问题,该文提出了一种在风电场杂波下航管一次雷达的目标检测方法。该方法在MTD前端设置风电场杂波抑制器。在该抑制器中首先估计雷达回波每个距离单元的谱中心,并把所有距离单元的谱中心移到零频。其次利用类似于对消固定杂波的方法对消目标回波,而具有较宽频谱宽度的风电场杂波经对消后仍有大部分的能量剩余。然后采用恒虚警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)检测确定杂波所在的距离单元,并剔除待检测数据中所有杂波单元,解决了风电场杂波进入非零频多普勒滤波器可能导致当前航管一次雷达MTD检测性能急剧恶化的问题。实验结果表明该方法对风电场杂波强度不敏感,有效地消除了杂波对目标的遮蔽现象并控制了由杂波引起的虚警率上升。     

基于Zak变换风廓线雷达间歇性杂波抑制

间歇性强杂波严重干扰了风廓线雷达信号检测及风谱的识别,为了抑制该类杂波,文中提出了基于Zak线性时-频变换检测方法,该方法依据杂波的瞬变特性,能够有效地分离强间歇性杂波,且对信号分离后的时-频分布重构得到时域大气湍流回波信号,进而达到抑制杂波的目的,为后续数据处理提供高质量的数据资料。理论及计算机仿真表明该方法效果明显,具有良好的工程应用前景。     

机载雷达多杂波分布类型的恒虚警检测方法

本文提出了一种检验杂波分布类型的有效方法,该方法首先通过概率密度变换方法对被检验的杂波序列进行变换,再应用简单的正态分布检验方法检验变换后的序列,以此来检验原杂波序列的分布类型.针对常用的瑞利、韦布尔、对数正态杂波类型,与χ²和KS拟合检验方法进行了仿真比较,结果表明该方法检验精度高,计算简单,并且通用性强,克服了经典检验方法受区间划分影响大,对参数估计精度要求高,计算复杂的缺点.在杂波检验的基础上,根据OS-CFAR和log-t CFAR检测方法设计了适应于多杂波分布类型的CFAR处理器,对特定杂波类型CFAR检测器与背景杂波类型失配的各种情况的检测性能进行了仿真和分析.     

基于ZMNL方法的K分布雷达杂波建模仿真

对雷达杂波的K分布模型进行研究,阐述了零记忆非线性（ZMNL）变换方法的原理,给出了基于ZMNL方法产生K分布非均匀杂波序列建模仿真过程。仿真结果表明,此方法能更快速准确地模拟高分辨近距离雷达杂波,仿真得到的杂波序列可以直接用于雷达信号模拟、雷达图像分析及雷达最优信号处理器的设计。     

基于SIRP法的机载脉冲雷达杂波仿真

为了研究机载雷达杂波环境下的信号处理问题,采用球不变随机过程法（SIRP）对相参相关K分布杂波进行了仿真,仿真结果证明了该方法的有效性。     

微多普勒生物探测雷达技术研究

生物的微运动,例如人体肢体摆动以及呼吸和心跳运动,会对雷达入射电磁波产生微多普勒调制。通过对这些微多普勒调制回波信号的提取和分析,雷达能够实现对生物体微运动状态和生命特征的探测、测量和识别。文中首先对人体雷达回波微多普勒散射信号的理论模型进行了推导,然后对生物探测微多普勒雷达的实现和主要技术进行了分析和研究,最后对微多普勒生物探测雷达技术发展进行了讨论。