低空目标探测中的大气折射误差快速算法

为了利用雷达对低空和超低空飞行器进行精确探测,必须对影响雷达测量精度的大气折射误差进行实时修正。针对目前大气折射误差计算存在处理时间较长、不能满足实时性要求的现状,提出了一种利用虚高进行折射误差修正的快速算法。根据等效地球半径中电波射线为直线的情形推出计算接近目标真实高度的虚高方法,利用虚高将折射误差公式中的积分项分为两部分,最影响折射误差修正处理时间的部分采用一次积分完成,另一小部分利用变步长的迭代方法完成。仿真实验表明,在保证与目前公认高精度的射线描迹法相同的精度条件下,利用虚高进行大气折射误差修正可实现快速计算,计算速度至少提高一倍,且计算速度随雷达仰角的增大而增快。     

湍流影响下的近海面大气折射率剖面

海上近地层大气折射剖面是影响海上舰船雷达低空探测的主要因素,通常不考虑大气湍流的影响往 往导致雷达探测误差较大。基于海洋大气近地层相似理论,给出了利用近海面气象参数和海面温度确定平均大气折射指数和脉动折射率剖面的方法,建立了考虑湍流影响的近海面大气折射率剖面模型,并进行了数值模拟和初步的试验验证。建立的近海面大气折射率剖面模型对于近海面电波传播的准确预测和提高雷达系统的性能具有一定的指导意义。     

地球自转对天基雷达杂波特性影响分析

与机载平台雷达探测时的空时二维耦合杂波特性不同,天基平台雷达探测时地球自转对杂波的多普勒谱调制影响,导致杂波频谱进一步展宽,杂波抑制变得更加复杂。文中主要研究地球自转对PD体制天基平台雷达杂波回波特性的影响,并进行了仿真,首次得到PD体制下天基平台杂波回波的距离多普勒谱图,为天基雷达杂波抑制和目标检测提供理论基础和依据。     

基于蒸发波导传播的雷达定位误差研究

大气参数满足一定条件(修正折射率梯度小于0)时会形成大气波导,利用大气波导可实现雷达的超视距探测。由于近海面易形成蒸发波导,利用蒸发波导实现雷达的超视距探测已成为目前舰船雷达最实用的方法之一。雷达电波射线在不均匀大气中传播时会产生折射误差,为提高舰船雷达的定位精度,必须研究雷达在蒸发波导中超视距探测时的大气折射误差。根据电波传播理论,利用电波射线描迹技术,建立了舰船雷达在蒸发波导中实现超视距探测时的大气折射误差模型。仿真实验表明,蒸发波导条件下雷达超视距探测目标时的大气折射误差较大,且计算时不能采用常规的折射误差计算方法。     

基于大气折射指数模型的目标高度测量应用研究

影响雷达测量目标高度的主要因素有两个,一个是地球曲率,一个是大气折射。大气折射的指数模型可以更真实的反映大气分布。目标高度测量的实质是对大气折射进行修正。在实际应用中,与高度拟合法和改进高度拟合法相比,基于指数模型的等效地球半径法求得的修正量可以获得相对较好的平滑度,这对于稳定雷达系统误差具有积极的意义。     

大气折射对雷达低仰角跟踪误差的影响分析

该文基于雷达测角原理和确定性电波传播模型,采用等效地球半径法考虑大气折射效应,建立仰角误差预测方法;计算不同大气折射环境下的仰角误差。研究结果证明:大气折射与多路径的综合效应中,折射环境的变化会对仰角误差造成很大影响,表明大气折射是低仰角跟踪时需要考虑的重要因素。     

海上湍流对雷达波传播影响模拟研究

基于海洋大气近地层相似理论,给出了大气折射指数和微波波段湍流强度垂直廓线模型;基于一维Kolmogorov湍流谱,数值模拟随机瞬变大气折射指数,并将其叠加在大气折射率垂直廓线上,建立了海洋大气近地层考虑湍流影响的大气修正折射率垂直廓线模型.利用海面水文气象观测数据和美国海军高级传播模型,数值模拟了蒸发波导和湍流对雷达波传播和雷达探测性能的影响,发现:海洋大气近地层湍流在一定程度上增大了蒸发波导内雷达波传播损耗,减弱了雷达对海面目标的超视距探测能力;而在蒸发波导高度以上部分空域,湍流效应在一定程度上减弱了雷达波传播损耗;因此,在定量评估舰载雷达探测性能时有必要考虑蒸发波导和湍流的综合影响.     

机载星敏感器成像的仿真技术研究

根据天文导航的基本原理,综合考虑了星敏感器自身噪声、星云星团、大气折射、大气扰动和气动、地球遮挡等因素对机载星敏感器成像的影响,实现了复杂环境下的星光在机载CCD星敏感器上的成像仿真。在仿真过程中,重点考虑了大气折射的影响,分析了载体在大气层内飞行时星光角距、载体姿态和折射角之间的关系,推导了星敏感器成像点位置偏移的计算公式,为进一步研究机载天文导航技术打下了基础。     

高频地波雷达探测距离的预估及分析

利用地波传播的基本原理,考虑到地球曲率、大气折射、海水介电特性和海情等因素的影响,论述了高频地波雷达探测距离预估的分析和计算方法以及提高探测距离的方法和途径     

机载气象雷达湍流定标问题的研究

湍流是影响飞行安全的重要因素,在利用机载气象雷达进行检测时,通常是通过回波信号的谱宽来判断目标的.但是回波信号的谱宽不仅与气象目标本身有关,还与雷达参数有关,检测时需要进行定标.从大气湍流微粒间相关性的角度讨论了机载气象雷达中湍流的定标问题.不考虑相关性时,通过公式推导,证明目标的方位角和距离等因素对于谱宽的测量是没有影响的.考虑大气湍流微粒间的相关性时,引入大气湍流的相关模型,研究了目标方位以及飞机速度对于谱宽的影响,并通过仿真给出了定性分析.     

基于数值天气预报模式的机载气象雷达降雨目标极化特性仿真

带有极化信息的气象目标仿真是双极化多普勒天气雷达的理论研究和设计应用的基础。目前, 机载双极化气象雷达的理论研究正处于发展阶段, 为了给机载双极化气象雷达的技术研究提供数据来源, 该文提出了一种基于数值天气预报模式的机载气象雷达降雨目标极化特性仿真方法。该方法利用数值天气预报模式获得温度、粒子浓度、混合比等降雨目标的气象参数, 从而实现气象场景的建模与仿真。在分析降雨目标微物理特性的基础上, 计算降雨目标的电磁散射矩阵, 从而实现降雨目标的极化特性仿真。不同微物理特性参数下的仿真结果表明:该方法可实现降雨目标的气象建模, 与实测数据的对比分析可知, 该方法的双极化仿真结果有效、可靠。      

机载雷达的作战训练仿真研究

在机载航电设备综合训练系统的飞行模拟中,雷达模拟器与导航、气象与地理、电子对抗模拟器等构成一个分布式作战仿真系统。采用分布式交互仿真网络为技术平台,研究在一定的气象、地理以及敌方电子对抗等条件下,机载雷达完成目标自动检测、跟踪与电子对抗等任务的综合训练系统设计方法。从结构、硬件与软件3个方面做出了说明。为某型号飞行训练模拟器的研制提供了具体技术方案,工程进展证明了其合理性与实用性。     

基于CNN的机载气象雷达气象目标检测方法

机载气象雷达系统进行气象探测时易受到强地杂波的干扰,从而导致目标信息丢失。为准确检测地杂波中的气象目标,获取完整的目标信息,本文提出了一种基于卷积神经网络(Convolution Neural Networks, CNN)的机载气象雷达目标检测方法。该方法联合时域、多普勒域和俯仰维空域信息,将杂波相位对准指标、多普勒速度和干涉相位作为CNN的输入,并给出详细的网络结构。本文通过模拟雷达回波仿真产生训练集和测试集,并对所提网络进行训练和测试。仿真结果表明,与目前的气象目标检测方法相比,该方法具有较高的检测概率,而且在谱矩信息变化的情况下仍可维持较好的检测性能,具有很好的鲁棒性。此外,仿真结果表明CNN比传统的贝叶斯分类器和支持向量机等分类网络具有更好的分类性能。     

对流层折射模型修正及对应的雷达求高公式

在研究了对流层大气折射经典模型的基本理论和方法之后，基于最小方差思想提出了一种新的性能优越的修正模型，并针对美国国家标准局中央无线电波传播实验室规定的指数关系的大气层参数数据，通过与经典模型相对比，验证了该修正模型的有效性和优越性。该模型为雷达目标测高、大气损耗计算等后续研究提供了更准确的理论依据。文中详细阐述了该对流层大气折射修正模型的建立过程，给出了基于此折射模型的修正的雷达目标求高公式。     

机载气象雷达下和差波束抑制地杂波研究

针对机载气象雷达气象模式下的地杂波抑制研究,提出利用雷达回波信号的和差波束方法加以抑制。首先建立地心坐标系下飞机位置和气象与地杂波空间模型,然后通过机载气象雷达发射脉冲信号,利用气象雷达方程计算波束扫描范围内的气象目标和地杂波的回波功率信息。根据气象与地杂波所处雷达波束中心位置和角度不同的特性,利用和差波束方法抑制地杂波,同时气象信息不会有太大损耗。经过仿真数据验证,该方法能够有效地剔除地杂波,保留气象信息。     

机载预警雷达电磁波传播多径效应研究

机载预警雷达覆盖方位广、平台远离地面,和地面雷达相比,电磁波传输多径效应与地面雷达地面相比更为严重,空域覆盖特别是低空与自由空间差异大。本文依据电波传播的基本理论,研究了不同极化、不同高度、不同发射频率和不同地表类型时多径效应对机载预警雷达空域覆盖的影响,并基于电磁波反射、传输理论阐明了仿真结果中的变化规律,为机载预警雷达设计提供指导和依据。最后,给出了利用不同发射频率和不同极化,空域覆盖受多径效应影响的差异性,进行协同探测增强雷达探测性能的结论。     

机载PD雷达系统的建模与仿真

在Simulink仿真环境下,采用层次化方法建立了中脉冲重复频率(MPRF)机载PD雷达数字仿真系统,给出了仿真的系统框图和仿真结果.对该机载PD雷达在不同情况下的检测性能和抗干扰能力进行分析.考虑干扰分别从雷达天线的旁瓣和主瓣进入的情况,并采用自适应旁瓣相消技术后,得到了该雷达系统的检测概率曲线.仿真结果与理论计算结果相一致,从而正确地完成了系统的方案论证和性能评估,使雷达系统的设计更加方便、高效和优化.     

基于地形可视性分析的机载气象雷达地杂波剔除方法

针对机载气象雷达工作于气象模式时的地杂波抑制,该文提出一种基于地形可视性分析的时域地杂波剔除方法。该方法根据可视性判断原理,分析机载雷达可视域地面点的下视角分布的规律,利用其计算雷达波束触地的位置,然后将触地距离单元的回波剔除,从而抑制地杂波。仿真和实测数据验证了该方法的有效性。     

基于统计模型的杂波仿真

准确而有效地模拟雷达杂波信号,对于机载PD雷达的目标检测具有重要意义。提出一种基于统计模型的ZMNL法对杂波仿真,阐述了该方法的思路和实现步骤,给出实现模型和仿真结果。计算机仿真的结果证明,用该方法来描述雷达杂波的＂长拖尾＂是合理的,为机载PD雷达检测提供了依据。     

基于DEM数据机载气象雷达地杂波抑制方法

针对机载气象雷达工作于气象模式时地杂波的抑制问题,应用基于地形可视化的方法在时域对地杂波进行抑制的方法.首先分析机载气象雷达下视时气象目标和地杂波的分布特点,然后根据DEM（DigitalElevation Model）表达地形的特点,利用增量法对地形进行可视化判断.对于气象雷达扫描区域内的可视化点判断其所在的距离单元.将这些贡献地杂波的单元予以剔除.通过仿真实验验证了该方法的有效性.