雷达目标旋转部件的微Doppler效应

目标的微动特征与目标属性密切相关,可作为目标识别的重要特征。对旋转部件,该文建立了具有空域时变特性的点散射模型。基于此模型,分析了由目标的旋转部件引起的微Doppler效应,对含有旋转部件的目标回波的时频特性进行了理论推导,并利用外场实测数据,得到了雷达目标回波的时频图,与理论推导的结果十分吻合,验证了理论推导的正确性。在此基础上,提出了一种基于短时傅里叶变换的目标微动参数提取方法,利用实测数据对目标的微运动参数提取进行了尝试,得到了很好的结果,为PD雷达的目标特征提取与识别提供了理论指导。     

太赫兹频段粗糙目标散射中心建模研究

太赫兹雷达可获取目标的精细散射特征信息,对于目标探测、成像和识别具有重要意义。针对太赫兹频段雷达目标散射中心建模问题进行讨论,分析了散射中心模型、目标回波和目标图像之间的内在物理关系,并基于粗糙面散射理论中的全波方法和信号处理中的滤波方法提出一种构建目标散射中心模型的方法,可同时描述粗糙目标的传统相干散射中心和非相干面散射行为,为太赫兹频段粗糙目标的散射回波仿真提供了一种有效的描述手段。     

基于聚类分析和神经网络的雷达目标三维散射中心提取

本文根据目标散射中心在雷达视线上的几何投影关系,分析了由多姿态角下一维散射中心重构雷达目标三维散射中心的基本原理和散射中心关联等技术难点,提出了基于聚类分析和神经网络两种三维散射中心提取方法并比较了二者特点。最后,本文采用GTD散射模型生成的回波数据和暗室测量数据进行实验,验证了两种方法具有实现简单、结果稳定等优点。     

基于散射中心方位特性的大角度成像数据缩减方法

实际雷达目标散射中心有别于理想散射中心，具有复杂的方位特性，其散射幅度和位置随雷达观测角度改变而变化.文中基于不同类型散射中心的方位特性，提出了一种简单有效的大角度成像数据复杂度缩减方法.通过分析和预估各散射中心的有效观测角度范围，仅选择有效观测范围之内的散射场数据用于后续成像.该方法可以实现利用较少观测角下的散射回波数据获得与大角度成像结果相同的图像特征.数值结果证实，弹头目标的数据压缩率可达到45%以上，飞机目标的压缩率则达到80%以上.本文的研究结果对于雷达成像仿真、雷达图像解译等具有参考意义.     

基于高阶矩函数的宽带雷达微动特征提取

雷达目标部件的旋转运动引起的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径,近年来获得了广泛研究。该文以含旋转部件目标为例,提出一种基于高阶矩函数的宽带雷达微动特征快速提取方法。首先对经参考信号共轭相乘后的旋转散射点回波信号进行了分析,并得到了其关于不同快时间及慢时间的高阶矩函数,然后,通过检测该函数虚部傅里叶变换累积结果的峰值位置,实现了目标部件微动特征的快速提取。仿真实验验证了该方法的有效性。     

超近程PD雷达复杂目标回波合成方法研究

针对超近程PD雷达复杂目标回波合成方法进行了研究,提出一种"视频合成结合空间合成"的方法.该方法将交会过程中雷达和目标所处的空间按等空间角划分为多个空域,按预设交会姿态,动态分配目标各强散射点至相应空域,将出现在同一空域的目标各强散射点的回波先进行视频合成后,经单边带调制并上变频至雷达发射频率,形成对应空域模拟回波信号...     

多次散射中心横向位置属性及图像表征

多次散射结构是不可忽视的重要散射来源,其等效视在散射中心往往偏离目标区域,目前的解译和识别方法不具备对SAR图像中的多次散射中心现象进行散射机理和散射结构溯源的能力。为深入挖掘多次散射中心位置的本质,本文以散射中心的理论为基础,正向建立了具有明确物理含义的散射中心模型,揭示了多次散射中心横向位置与复杂多次射线路径的联系,解释了多普勒频率的形成机制,并探讨了其在雷达目标识别中的应用。首先,本文从电磁散射物理过程出发,推导了任意阶次射线场的解析表达式;其次,结合正向物理推导获取的雷达回波信号表达式与逆傅里叶变换,表征了目标在单站雷达上的图像特征,实现了散射中心三维空间位置在单站雷达图像中的直接映射;最后,通过仿真,构建了多次散射射线光程、回波信号相位表征、雷达图像散射中心位置三者之间的物理关联。     

Duffing振子在低信噪比雷达目标微动特征提取中的应用

雷达目标部件的旋转运动引起的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径,近年来获得了广泛研究。该文以含旋转部件目标为例,提出了一种利用Duffing振子在低信噪比条件下提取雷达目标微动特征的方法。由于经参考信号共轭相乘后的旋转散射点回波信号是由多个正弦分量组成的,因此采用Duffing振子系统对回波信号中的正弦分量进行检测,并对该正弦分量频率所对应的距离单元在距离-慢时间平面上进行能量增强,最后结合Hough变换完成对雷达目标微动特征的提取。仿真实验验证了该方法的有效性。     

散射中心的时频像特征研究

散射中心是高频区电磁散射的重要特征,其属性特征,如散射幅度、位置,对方位的依赖性对于雷达成像及目标识别具有重要意义。与其它雷达图像相比,时频图像能更完整地反映出散射中心的属性特征,但目前关于不同散射中心的时频像特征研究还不完整。该文首先基于散射中心模型,从理论上分析了各个散射中心时频像的特征,然后通过全波法电磁计算得到了典型结构目标的散射数据,从数值上验证了对时频图像特征的理论分析,最后总结了不同散射中心的时频像特征,此结论有助于从时频像中直观地判断目标的散射中心类型和其对应的物理结构特点,可为基于时频像的雷达目标特征提取与识别提供一定的理论参考。     

非合作雷达目标散射中心关联和三维重建算法

针对非合作雷达目标3 维重建技术中各未知视角下1 维散射中心难以关联的问题,该文提出了一种基于几何约束的散射中心关联方法。此方法通过对反投影误差的检验实现了对部分可靠散射中心的自动选择和有效关联。同时,利用由已关联散射中心距离数据估计出的目标运动参数,实现目标上更多散射中心的关联和3 维重建。仿真实验证明,该文提出的算法能够适用于1 维散射中心存在缺失点、虚假点和重叠点的复杂情况,有效增强了未知运动目标散射中心关联和重建的鲁棒性。     

基于极化散射特性的空间锥体目标宽带回波对齐

包络对齐是宽带回波预处理中重要的一部分,然而对于空间锥体这类只有较少散射中心且目标存在微动的情况,现有的包络对齐方法并不能得到较好的对齐结果。对于一些利用宽带回波进行微动目标参数估计的算法,包络对齐是其算法的关键一步。该文提出一种基于极化散射特性进行包络对齐的算法,算法首先利用极化谱估计与幅相联合估计(P-CAPES)超分辨方法估计宽带极化回波中的散射中心的数目、位置和极化散射矩阵,然后计算前后时刻回波散射中心的极化相似性参数,最后利用得到相似性参数进行包络对齐。基于电磁计算数据的实验结果验证了算法的有效性。     

超宽带条件下运动目标的高分辨分析方法

该文首先分析了在超宽带条件下静态雷达目标的频域响应特性,提出了一种更符合目标散射实际情况的高分辨分析参数化方法,该方法通过对目标回波进行ARMA模型状态空间近似,提取目标的散射极点来获得散射点的散射类型和距离信息。在目标存在运动时,目标的回波模型是由静态回波模型与一个含运动参数的多项式相位因子组成。据此,该文提出采用循环统计量的方法来进行速度估计,经过速度补偿消除运动影响后可获得超宽带条件下目标的散射极点的精确估计。仿真实验结果表明该方法对静止和运动目标都能够获得目标精确的一维距离信息和各散射点的散射机理类型,对于获取超宽带条件下目标高分辨分析是十分有效的。     

基于逆滤波的宽带线性调频雷达MTD技术

影响宽带线性调频雷达运动目标检测的两个核心问题是多周期脉冲间散射中心的越距离单元走动（MTRC）以及扩展目标在高分辨距离单元间的能量分散。在分析宽带线性调频脉冲串回波信号多普勒效应的基础上,将每个子脉冲回波经过逆滤波转化为窄带信号,通过窄带匹配滤波降低距离分辨率对多散射中心的能量进行相参积累,同时避免了越距离单元走动问题。然后利用脉冲多普勒思想对低分辨的脉冲串信号进行二次相参积累,实现运动目标检测（MTD）。最后通过仿真实验验证了算法的有效性,结果表明该算法对存在多个强散射中心和速度较大的目标能够有效提高相参积累信噪比和测速精度。     

基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法

雷达回波中的微多普勒效应能够反映目标的几何结构和运动特性,作为目标独一无二的特征,能够用来实现对目标类别和属性的判断。波长的优势使激光雷达相对于微波雷达具备更好的微多普勒探测精度。针对空中飞机目标(直升机、螺旋桨飞机)回波中微多普勒调制能量较弱,易被噪声污染的问题,提一种基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法,首先利用PCA对回波信号进行噪声抑制,然后利用CLEAN算法将回波中的机身分量和微动分量区分开,进而提取反映不同目标微动差异的三维特征进行目标分类,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法能够获得较好的分类性能,同时在低信噪比条件下能够获得较好的噪声抑制性能。     

一种复杂运动目标的ISAR成像算法

在对复杂运动目标进行逆合成孔径雷达成像时,由于转动矢量随时间而变化,回波信号中会引入一个与散射点位置有关的相位误差,无法用通常的相位补偿方法进行校正,应用距离-多普勒算法获得的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)像会变得模糊.本文分析了目标转动矢量变化使得ISAR像模糊的内在原因,给出了目标三维转动状态下的ISAR信号形式,并基于散射点信号的特点提出了一种复杂运动目标的ISAR成像算法.该算法不仅适用于转动矢量方向不变的非均匀转动目标,而且对于转动矢量方向缓慢变化的目标,算法仍然能够有效地提高ISAR成像的质量.仿真试验结果表明了该算法的有效性.     

Micro-Doppler Signature Feature Analysis in Terahertz Band

Micro-Doppler motion of targets is an important characteristic in radar observation, which has already been applied to many aspects of radar research, such as radar imaging, target recognition, etc. The micro-Doppler effect will be more visible under terahertz radar system because of the higher frequency and wider bandwidth it offers. In this paper, we perform a theoretical analysis of typical micro motion forms to establish the micro-Doppler signature model first, and then compare the micro-Doppler effect in terahertz band and that in X band by using joint time-frequency analysis method. The result of the simulations proves the validity of the theoretical analysis, which can provide theoretical foundations for further research on high-resolution radar image in the terahertz band.     

Micro-Doppler analysis of wheels and pedestrians in ISAR imaging

In radar imaging, it is well known that relative motion or deformations of parts of illuminated objects induce additional features in the Doppler frequency spectrum. These features are called micro-Doppler effect and appear as sidebands around the central Doppler frequency. They can provide valuable information about the structure of the moving parts and may be used for identification purposes. Previous papers have mostly focused on 1D micro-Doppler analysis. The authors propose to emphasise the analysis of such `non-stationary targets` using a 2D imaging space, using both the micro-Doppler and a high-range resolution analysis. As in 2D-ISAR imaging, range separation enables to better discriminate the various effects caused by the time-varying reflectors. The study is focused on two different common examples: rotating wheels and human motion. With the help of micro-Doppler signature, information on the geometrical features of wheels (position, orientation) and on the gait of pedestrians can be extracted. Examples will be shown with simulated and experimental data.     

宽带雷达探测性能分析

宽带雷达探测性能评估方法与窄带雷达有较大不同。从雷达目标的散射中心模型出发,分析比较了高斯白噪声背景下窄带雷达和宽带雷达的探测性能。理论分析和数值仿真结果表明,如果已知被探测目标确切的先验信息,包括目标散射特性、目标相对雷达的姿态角等,结合优化设计的发射信号波形,宽带雷达就可以获得优于窄带雷达的探测性能。考虑到实际应用中目标先验信息不易获取,宽带雷达的探测性能相对于其最优性能将大大下降。     

频率步进雷达挂飞试验运动特性分析

建立了频率步进雷达挂飞试验的相对运动模型,该模型能够简化雷达平台与目标间的径向运动的分析复杂度。在该模型下,分析了挂飞试验中雷达平台与目标之间的相对运动的运动特性。通过理论推导,发现当雷达平台做匀速直线运动时,在任意一个雷达相参处理周期内,雷达平台与目标之间的相对运动都可以看作匀速直线运动,并进一步分析讨论了不需要进行二次项补偿即可直接成像的最大平台运动速度。     

基于稀疏信号表示的雷达目标成像技术

雷达目标成像本质上是对雷达目标散射特性进行信号表示的过程.在高频区,雷达目标散射特性可用少数几个散射中心来描述,利用散射中心稀疏分布的先验信息能有效增强雷达图像的分辨率.以稀疏信号表示为基础,针对雷达成像系统的结构特点,提出了一种基于FFT和分块Toeplitz系统的快速成像算法.该算法无需存储系数矩阵,极大地降低了存储量和运算量.仿真结果表明,该技术对雷达目标图像具有良好的分辨率增强能力.