基于高分辨一维距离像及其特征的空间目标识别效果分析

目标高分辨一维距离像(High Resolution Range Profile,HRRP)中包含了丰富的目标尺寸、结构等目标特征,是进行空间目标身份识别的有效途径。但由于卫星宽带雷达实测数据获取难度大,前期相关研究多集中于基于HRRP的目标识别算法,结论也多是基于仿真数据和少量类别(几类)的前提下得到的,与工程应用实际情况有较大差距,工程指导意义有限。为解决这一问题,基于地基雷达获取的30类卫星目标的大量一维距离像实测数据,从识别正确率的角度对目标HRRP及其特征(组合)的可分性和在空间目标个体识别中的应用效果进行了量化分析,分析结果可为后续基于HRRP的空间目标个体识别技术研究和工程应用提供可靠依据。

一种天基双基地InSAR系统的相位同步方法及验证情况

以德国的TanDEM-X双星编队干涉合成孔径雷达(InSAR)卫星系统为背景,提出了基于点频连续波同步信号双向对传,实现编队卫星InSAR系统相位同步的方法。文中给出了该同步方法实现的框架,对该相位同步方法的原理进行了理论推导,得出了补偿相位差的表达式,并对影响同步精度的因素进行了初步的分析。该方法可用于天基双/多基地合成孔径雷达系统相位同步链路的设计,仿真分析的结果验证了该方法的理论可行性。此外,通过搭建实物系统对系统的工程可实现精度进行了验证,结果表明获取的载波频率相位同步精度与倍频器件的频率精度和一致性密切相关。该相位同步方法为与TanDEM-X相近InSAR系统的设计提供参考。

基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片

微波光子雷达拥有分辨率高、处理速度快、同时多波段、多功能等优势,在航天系统中具有广阔的应用前景。为了满足航天应用对雷达系统体积、质量和功耗的严格要求,集成化已经成为微波光子雷达的重要发展方向。介绍了一款基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片,利用该芯片实现了雷达发射信号倍频产生和回波信号去斜接收,并对距离天线不同位置的目标进行了测距实验,得到的测量距离与实际距离基本相同,两者之间的误差小于4 mm。

特种机编队下的雷达牵引探测建模与效能分析

针对编队作战使用的需求,为实现对特种机编队条件下的双/多机传感器的有效管理,使之协同工作并发挥出最大效能。本文基于特种机双机雷达牵引探测的场景,进行了牵引流程设计、交接班概率计算和效能分析,并进行了仿真验证,证明了双机雷达牵引探测流程的有效性。

基于频率分集阵列小埋体检测三维形貌成像方法

频率分集阵列(Frequency Diverse Array,简称FDA)在埋体管线的探测识别与成像中具有很大优势,利用其灵活的波束控制和信号处理性能,能够摆脱传统阵列发射信号限制,灵活接收和处理复杂信号。通过发出窄带信号进而获得宽带信号探测参数,大大降低操作成本,实现高效率、高精度、高性价比三维立体成像。现如今埋体管线探测成为城市发展中不可避免的痛点,小埋藏体检测成像更是难点问题。文章提出一种基于多进多出技术(Multiple-Input Multiple-Output,简称MIMO)的频率分集阵列三维合成孔径雷达(3D-FDA-MAR)成像方法,并将MIMO阵列引入频率分集阵列实现三维成像,建立了MIMO-FDA三维形貌成像模型。该多进多出频率分集阵列在三维空间中能够随平台运动而运动,在沿航向处得到综合孔径,根据切航向阵列能够获得仿真频率分集阵列平面,从而得到目标物成像的三维立体效果,实现精准定位,全空间透视探测,智能3D成像,小埋藏体的精准检测诊断。

某型雷达天线座旋变轴弯曲故障分析

研究对象为机械扫描的多普勒体制机载雷达,采用平板裂缝天线和伺服传动系统实现雷达的波束扫描。天线座是伺服传动系统的关键组成部分。该型天线座已稳定生产多批次,工艺变更后进行了试生产,首件在随机振动验证试验中出现了方位旋变轴弯曲故障。在分析天线座组成和工作原理的基础上,通过开展仿真分析和试验验证,给出了故障产生的原因和机理,并采取了针对性的改进措施,有效地确保了后续批产天线座的质量稳定,对同类工程问题具有重要的参考价值。

基于ADC和AHP的舰载双波段雷达作战效能评估

针对舰载双波段雷达作战效能评估问题,提出一种基于ADC和AHP的作战效能评估方法。首先,建立了适用于舰载双波段雷达特点的ADC模型,给出了各因子的具体评估过程。然后,通过AHP给出了能力因子各指标权重系数的计算方法。最后以某舰载双波段雷达为例,给出了模型的应用实例。该模型可操作性强,能准确评估舰载双波段雷达作战效能。

天基分布式雷达海面目标跟踪应用总体技术研究

天基雷达在广域目标监视方面具有独特优势,利用天基雷达实现广域海面目标跟踪具有重大现实意义和特殊难度。针对天基分布式雷达体制,在分析其用于海面多目标跟踪场景所存在的区域非均衡覆盖、低/超低回访周期、实时处理等特殊问题影响基础上,提出了星间接力跟踪处理方式和栅格化跟踪处理框架,并给出了相应的多目标跟踪性能评估指标体系。仿真评估结果表明了所提栅格化跟踪处理框架相对常规全域处理框架的优越性以及评估指标的合理性。

探地雷达探测路床结构的正演模拟研究

土体的相对介电常数是表征土体介电特性和极化能力的重要参数。探地雷达发射的电磁波在道路各结构层的传播规律与层间介质的介电性质紧密相关。因此,从时域有限元法原理出发,利用正演模拟软件开展了针对路床层间电磁波回波特征的正演模拟研究。研究结果表明:面层的相对介电常数对探地雷达电磁波在路床层振幅衰减的影响较小;当路床层相对介电常数为20.0、24.0,面层相对介电常数由5.0增加至6.5时,路床层振幅衰减值分别增加了0.04、0.09 V/m;当路床层相对介电常数为20.0、22.0,基层相对介电常数由7.0增加至9.0时,路床层振幅衰减值分别减少了0.85、0.81 V/m;当基层相对介电常数为7.0、7.5、8.5,路床层相对介电常数由12.0增加至30.0时,路床层振幅衰减值分别增加了1.44、1.47、1.44 V/m。

一种联合TDCM和PFA的空间目标大转角ISAR成像方法

空间目标态势感知是当前航天技术领域的研究热点,逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)是空间目标感知的一种有效手段。为了得到利于目标鉴别的高分辨二维ISAR图像,需要通过增大积累转角来提高方位向分辨率。但是,随着转角的增大,平动与转动之间的耦合增大,使得传统的先平动补偿、后利用转动成像的两步式成像方法不再适用。本文提出了一种结合时域信号共轭相乘(Time Domain Conjugate Multiplication, TDCM)处理与极坐标格式算法(Polar Format Algorithm, PFA)的成像算法,首先利用雷达回波的二维相干性,通过TDCM处理进行平动粗补偿,然后借助PFA的插值操作校正大转角引起的散射点越分辨单元走动(Motion Through Resolution Cell, MTRC)并估计目标相对转动参数。通过迭代处理,持续对平动和转动参数进行优化,提升运动补偿效果。仿真验证了所提成像算法的有效性,与传统算法相比,成像聚焦性更好。

一种适用于星载大斜视聚束SAR的改进距离徙动算法

星载大斜视聚束合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)探测范围大、目标驻留时间长,有广泛的应用前景,但会带来较大的距离徙动,使得回波信号耦合严重。传统算法使用固定窗接收数据,为了采集完整,则需要较大的采样窗,但采得数据中存在大量的无效数据,采样效率很低。为解决时域采样效率低等问题,可使用滑窗接收模式,但该模式一般结合时域算法或极坐标格式算法使用,而在星载SAR大场景成像的情况下,时域算法计算效率低下,极坐标格式算法的聚焦半径较小,因此本文提出了一种改进的距离徙动算法来解决大斜视滑窗接收模式下的高效精确成像问题。本文建立了滑窗接收模式下的时域回波模型,利用傅里叶变换的性质推导出精确两维解析频谱,并基于上述两维解析频谱,提出雷达视线坐标系下的两维空间域解耦方法并给出对应的完整成像处理流程,最后通过仿真实验验证算法的有效性。本文提出的新方法既能解决大斜视两维频谱扭曲带来的频域采样效率低下问题,又可避免传统方法在大斜视模式下的残留距离徙动放大问题,为后续的自聚焦处理提供便利。

基于消息传递的机载雷达组网航迹融合

机载雷达组网航迹融合需要解决目标跟踪、数据关联与航迹管理3个子问题,然而这3个子问题相互耦合,采用开环序贯估计算法会导致性能下降.本文提出了一种基于消息传递的机载雷达组网航迹融合方法,该方法在联合优化框架下解决目标跟踪、数据关联与航迹管理3个子问题.首先,建立机载雷达组网航迹融合的联合概率密度函数,并将其转换为因子图.其次,将因子图分解为置信传播区域与平均场近似区域.目标运动状态的统计模型服从共轭指数模型,因此采用平均场近似以获得简单的消息传递更新公式.数据关联包含一对一约束,因此采用置信传播.目标存在状态同样采用置信传播,以获得更好的近似结果.最后,可以通过闭环迭代框架近似估计后验分布,从而有效处理目标跟踪、数据关联与航迹管理之间的耦合问题.仿真结果表明,所提算法的性能优于多假设跟踪算法和联合概率密度关联算法.

外辐射源雷达与多站时差定位雷达数据融合定位技术研究

在各种无源雷达系统中,外辐射源雷达具有较高距离测量精度但方位角测量精度较差,而多站时差定位雷达则恰恰相反,其具有较高的方位角测量精度而测距精度则较差。因此,将外辐射源雷达测量数据与时差定位雷达测量数据进行联合定位、融合处理,必可以取长补短,较大地提高外辐射源雷达的定位精度。在外辐射源雷达和多站时差定位雷达定位原理的基础上,建立了两者联合定位的模型;为解决两种雷达目标测量方程非线性的问题,首先采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对两种雷达各自的定位结果进行非线性滤波,而后再对滤波后的目标位置估值进行融合定位处理。仿真结果表明,将外辐射源雷达联合多站时差定位雷达进行联合定位、融合处理后的目标定位精度得到了较大提高。

基于傅里叶变换的雷达通道均衡算法性能分析及改进

本文研究了基于傅里叶变换的雷达通道均衡算法的性能,对工程应用中影响算法性能的因素进行了详细分析,这些因素包括信噪比、信号带宽与采样率的关系及群延迟等,给出了针对上述因素的解决方案.其中针对群延迟的影响,根据循环卷积的原理,提出了一种实现非因果均衡器的方法.以上分析都是在实验数据的基础上进行的.分析结果表明,避免几种因素的影响后,改进算法可以获得较好的均衡性能.

中轨SAR舰船动目标特性分析与定位技术

针对中轨合成孔径雷达(SAR)单通道模式下舰船动目标成像特性进行了分析。相比于低轨SAR,中轨SAR系统脉冲重复频率较低,舰船动目标成像极易发生模糊,且模糊像相距较远。在动目标定位处理中,为了获取动目标信号的完整方位包络以实现定位参数的准确估计,需要直接截取包含全部模糊像的切片图像,这会增加方位处理数据量,对于实时处理是一个巨大的挑战。因此,文中基于检测后的单模糊目标切片图像,提出了一种处理方法来完成动目标的精确定位。仿真实验表明,所提出的处理方法能够有效减少处理数据量,实现动目标的精确定位。

雷达信号处理教学实验系统的研制

采用软件和硬件相结合的方法,构建以FPGA为核心的信号处理系统,模拟雷达中频信号处理的工作过程,同时在上位机(PC)仿真雷达显控终端的工作情况。为学生深入学习和掌握雷达工作原理提供实践环境,为雷达信号处理技术的研究、应用提供实验平台。

雪道点云时域波形特征分割及SLAM算法

为提升压雪车在滑雪场行驶与作业的夜间环境感知能力,提出了压雪车车载激光雷达点云时域波形阶跃值检测的雪道分割算法,并构建了适用于高山滑雪场的实时定位与建图算法(SLAM)。首先,对点云反射率分布进行统计并标记飘雪噪声点,利用邻近点线性插值方法对标记的飘雪噪声进行处理,保证点云的时域波形连续性,同时在特定扫描视角内划分栅格并以相邻网格高程值变化实时估计坡度。其次,根据山地滑雪场典型障碍设计了相应的时域波形阶跃值检测判据,筛选雪道-障碍分界点,划分扫描区间并对区间内的波形阶跃值进行包络,实现雪道点云特征分割。然后,根据雪道分割结果对特征进行分类匹配,并利用特征约束方法提高建图速度。最后,在张家口万龙滑雪场的高级和中级雪道进行算法效果验证测试。测试结果表明:所提出的雪道分割算法对单帧点云数据的处理平均耗时为2.36 ms,平均分割准确率可达98.54%,在基于雪道分割算法的改进SLAM方法中可以准确实现雪道-障碍分割,在建图精度方面表现更为优越且大幅缩减了计算耗时。

美国天基预警雷达发展历程及现状分析

天基预警雷达是美军战略预警体系的前哨和核心，可以突破领空领海限制，实现防区外远距离大范围的预警监视。介绍了美国天基预警雷达发展的历程，分析了美国在这一领域的研制进展及关键技术储备情况；并根据美国战略意图及天基预警进展情况，指出了美国后续天基预警雷达的发展趋势。

一种新的SAR图像Speckle滤波算法

详细分析了合成孔径雷达图像中相干斑的统计特性，提出了一种具有窗口自选功能的自适应相干斑滤波算法，并将该算法用于Ｓｅａｓａｔ－ＡＳＡＲ图像的滤波处理；并将滤波结果与Ｌｅｅ算法和Ｏｄｄｙ算法作了对比试验，其结果表明滤波性能优于Ｌｅｅ算法和Ｏｄｄｙ算法。

天基ISAR空间目标的去斜回波相参性恢复方法及其基于FPGA的快速实现技术

逆合成孔径雷达(ISAR)具备二维高分辨成像能力,可实现对空间目标的高精度探测和监视。相比于地基ISAR,天基ISAR能够对空间目标进行更灵活、更大范围的探测成像,为实现空间态势感知提供有利支撑。去斜接收回波体制可以大幅降低采样率,减轻系统硬件负担,现有ISAR系统通常采用此种方式。然而在观测时间内空间目标相对于星载ISAR的相对斜距变化大,雷达需要不断改变录取波门以保证对空间高速目标的稳定跟踪,这严重破坏了雷达回波的相参性。同时,星载ISAR相对空间目标的复杂运动几何导致运动补偿精度下降。针对空间目标ISAR成像问题,文中提出了一种去斜回波相参性恢复方法,此方法可以逐脉冲处理回波,能有效恢复不同距离波门的回波相参性,并利用估计的参数对回波进行精确的运动补偿。基于此方法,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列的去斜接收相参性恢复快速实现方案。仿真实验验证了所提方法及其现场可编程逻辑门阵列实现方案的有效性。