地基空间目标监视雷达大气折射误差修正方法研究

大气介质垂向非均匀分布会使穿行其中的电磁波发生折射现象,尤其是其中的对流层和电离层,可造成电磁波传播延迟及路径弯曲,进而导致地基空间目标监视雷达测距和测角误差。本文基于射线追踪法实现了大气折射误差建模,推导了雷达测距和测角误差关于大气折射指数垂向分布的精确表达式,并详细阐述了地基空间目标监视雷达大气折射误差修正原理及流程,相比于传统的误差近似模型及修正方法,本文所提出的误差模型更准确、修正方法更有效。基于对流层和电离层模型获取大气折射指数垂向分布特性曲线,进行大气折射误差数值仿真,结果表明,本文方法在大气分层不同间隔取值下的误差补偿精度更高、性能更稳健,特别是在低仰角情况下,其性能优势更加明显。

短相干处理间隔条件下机载监视雷达风电场杂波抑制方法

风能作为一种清洁能源已受到各国关注。风电场的存在除对地基雷达产生影响外,还可能对机载监视雷达等工作性能产生影响。短相干处理间隔(Coherent Processing Interval,CPI)导致的机载监视雷达回波信号谱分辨率降低及风电场杂波微动特征不明显等问题,会影响杂波抑制性能,考虑到载机平台运动对雷达回波频谱的调制作用及地杂波的影响,利用瞬态雷达回波在频域的稀疏特性,提出基于增广拉格朗日优化及分裂变量(Augmented Lagrangian Method and Variable Splitting,ALM-VS)的机载雷达风电场回波特征恢复方法,首先对短CPI机载监视雷达回波信号滑窗,得到多个雷达回波信号分量,其次利用分裂增广拉格朗日方法迭代求解各分量的最优表示系数,恢复各个信号分量,利用恢复后的各个信号分量逆滑窗重构完整数据,以此提升短CPI机载监视雷达风电场雷达回波频谱分辨率及微动特征,在此基础上进一步利用形态成分分析(Morphological Component Analysis,MCA)和低秩矩阵优化(Low-Rank Matrix Optimization,LRMO)相结合的方法实现短CPI机载监视雷达非平稳动态风电场杂波的抑制。实验结果表明,ALM-VS特征恢复方法在目标与杂波处于相同距离单元和不同距离单元情况下均可提升短CPI机载监视雷达回波信号谱分辨率,增强其微动特征,实现风电场杂波抑制。在相同条件下,与迭代自适应(Iterative Adaptive Approach,IAA)特征恢复方法相比,所提的ALM-VS特征恢复方法的运算效率提升85.6%。

空管一次监视雷达信号处理方法研究

空管一次雷达获取的雷达数据由于包含异常值、存在干扰或数据点缺失,需选取合适的处理方法,以获取有效测量值。本文设计并验证了4种雷达信号处理方法,即基于线性回归的方法、巴特沃斯低通滤波、零相移滤波、分段滤波。利用基于线性回归的方法进行了异常数据的剔除和补偿;利用巴特沃斯低通滤波后去除了高频噪声,曲线光滑无毛刺,但结果存在滞后且开始部分有扰动;零相移滤波解决了高频噪声的干扰,但同时抑制了波形和信号的峰值。最终设计了分段滤波的方法,结合低通滤波和线性回归,将数据分段,峰值部分采用线性回归,其他部分低通滤波。既保留了雷达信号的峰值,避免波形被抑制,同时去除了高频噪声,为后续的计算奠定基础。

机载监视雷达地杂波背景中的CFAR检测方法

在充分考虑了具体雷达体制和工作环境的基础上认为,采用二维有序统计恒虚警处理方法(2D OS CFAR)适合于机载监视雷达地杂波背景中的恒虚警概率(constantfalsealarmrate,CFAR)检测。同时,对该方法在不同杂波背景、不同窗口大小、不同干扰数目时的检测性能进行了理论分析和实验仿真。仿真结果表明,该方法能有效地提高机载监视雷达对地工作方式时的CFAR检测能力。

机场场面监视雷达目标检测新方法

机场场面监视雷达可得到高分辨率实孔径图像,常规的雷达目标检测方法难以检测出其中的目标。本文首先分析了场面监视雷达目标检测中的问题,然后根据场面监视雷达回波信号的特点,提出了一种基于数字图像处理思想的目标检测新方法。给出了算法处理的基本流程和主要模块的具体实现方法。国内机场实测数据的处理结果表明本文算法可靠地检测出目标区域,目标团簇凝聚处理可有效消除孤立虚警点并填充目标区域内部漏警块。本文提出的方法对于场面监视雷达系统的研制有一定借鉴意义。

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。

空间目标监视雷达大气折射探测校准方法

分析了大气环境对空间目标监视雷达电波传播的影响,并重点对测距、测角误差进行了分析;然后,对对流层、电离层探测与校准方法进行了综述和总结;最后,利用外场实测数据对基于气象数据和双频全球定位系统(GPS)的对流层、电离层探测与校准方法进行了验证,取得了较好的修正效果。

S模式地面二次监视雷达及其关键技术分析

介绍了S模式地面二次监视雷达的组成和工作原理,结合实际情况与工程经验提出了实现S模式二次监视雷达的关键技术,并逐一进行了论述,最后提出了我国空管监视技术从A/C模式过渡到S模式的建议。

A-SMGCS的多场面监视雷达多目标航迹相关

航迹融合由航迹相关和航迹合成组成,航迹相关是航迹融合的前提;针对先进场面运动引导控制系统(A-SGMCS)中场面监视雷达对目标的跟踪,文中研究了多场面监视雷达的多目标航迹相关问题;首先,建立分布式多场面监视雷达多目标航迹融合的总体框架,利用GPS授时和外推内插的方式进行场面监视雷达的同步,利用坐标平移实现空间对准;然后,介绍基于层次划分思想的聚类算法,再利用此方法进行多场面监视雷达多目标跟踪的航迹相关研究;最后,进行了仿真验证;仿真结果表明,文中所采用的方法对目标数确定和不确定的航迹都能够进行正确相关,有效地解决了场面监视雷达的航迹相关问题。

“电子篱笆”型空间监视雷达测向数据关联算法

"电子篱笆"型空间监视雷达利用多测站测向数据交叉定位获取空间目标的点迹测量,多目标同时观测时会产生虚假定位点。针对此问题,提出了一种基于空间目标轨道运动特征的测向数据关联算法。该方法利用目标多普勒测量值,结合不同测向数据关联方式下得到的目标空间位置,独立计算出各测站下目标的轨道倾角(称为多普勒倾角)。基于各测站计算的轨道倾角差异度,考虑虚警与漏警后构建代价函数,筛选出代价最小者完成测向数据的关联。仿真实验表明,对于绝大多数空间目标,多普勒倾角的计算精度高,数据正确关联概率高,验证了方法的有效性和实用性。

机场场面监视雷达系统设计

机场场面监视雷达是机场地面态势监视的重要手段,目前机场场面监视雷达产品几乎全部为国外公司制造。首先,给出了机场场面监视雷达的系统功能要求,并分析了对其具体技术要求;然后,提出了一种机场场面监视雷达系统的设计方案,介绍了方案的主要特点、系统组成、工作原理和关键技术;其次,根据场面监视雷达回波信号的特点,给出了基于数字图像处理思想的目标检测新方法;最后,介绍了场面监视雷达工程样机的研制和试验情况,给出了试验结果。文中提出的方法对于场面监视雷达系统的研制有一定借鉴意义。

机载海面监视雷达技术特点及发展趋势

针对机载海面监视雷达的技术要求,文中从海杂波幅度特性和空时维相关特性2个方面分析了海杂波抑制技术;然后,又从雷达显示及雷达成像的角度阐述了海面目标特性判别技术;最后,提出了机载海面监视雷达功能多样化、处理智能化及界面人性化的发展趋势。

某场面监视雷达结构总体设计

分析了场面监视雷达的特点,针对某地基水面监视雷达红外系统设计要求,提出了一体化的并行设计理念,并对雷达结构总体设计进行了分析和计算,解决了整体空间布局设计、天线座集成化设计、支撑架设计、俯仰机构设计、收发单元设计和热设计。外场试验实测数据验证了雷达系统对水面移动物体的探测能力。

空间监视雷达测试数据的自动生成方法研究

目前空间监视雷达嵌入式软件测试主要采用人工手动测试的方法,该方法受环境的约束大,且软件产品质量难以获得有效确认。因此,文章结合雷达嵌入式软件测试工作,基于测试自动化理论,提出了一种空间监视雷达测试过程中的测试数据自动化生成方法。该方法主要是通过对空间目标运动轨迹的仿真建模,进而依据模型自动化生成测试数据。此外,该方法也可推广至软件自动化测试的其他领域。

地面对空监视雷达网体系结构研究

针对雷达组网研究现状,对雷达网、雷达组网、雷达组网技术这3个概念进行了定义区分。在此基础上从战术和技术两个层面对雷达网进行分类,战术层面从战略、战役和战术3个层次对雷达网分类,技术层面从网络结构和信息融合方式两个方面对雷达网分类。提出了一套地面对空监视雷达网组网原则,在此基础上构建出地面对空监视雷达网结构体系和战技效能指标体系。

空间目标监视雷达探测低轨卫星效能分析

与光学观测和无线电侦测等手段相比,雷达探测具有全天时、全天候的独特优势。文中详细分析了常用的两种卫星位置计算方法,系统阐述了空间监视雷达模型的性能模型、建模思路与构建过程。以北美防空联合司令部于2008年2月14日更新的在轨运行低轨卫星的轨道参数为基础,从经度和纬度两个方面探讨了探测雷达处于不同位置时其扫描波束的仰角对探测低轨卫星数目和次数的影响,并分析了不同仰角的扫描屏对单颗卫星的探测效能。

基于OpenGL的空间目标监视雷达三维显示系统

空间目标监视雷达探测范围较远,目标高度较高,所以需要三维显示软件来反映目标实际的空间位置信息。基于OpenGL提出了一种雷达三维显示系统的设计框架和模块划分。针对空间目标的辅助显示需求,提出了雷达波束和搜索屏的显示设计,可以实时反映雷达的波束调度情况;提出了一种基于四叉树动态分形的地球纹理管理方法,用于实现高精度的地表纹理显示;提出了一种基于虚拟轨迹球的三维地球旋转设计,实现了灵活的用户视角调整。该系统已在某型空间目标监视雷达上成功应用,画面显示平滑流畅。

地面预警监视雷达PHM技术现状与应用发展研究

为了更好地促进故障预测与健康管理(PHM)技术在地面预警监视雷达中的发展与应用,提升部队自主保障能力和效率,以及降低部队保障压力,文中首先从系统架构、数据采集、数据处理、状态监测、故障预测、健康评估、维修决策等方面阐述了与地面预警监视雷达相关的PHM技术的研究现状;然后指出了地面预警监视雷达PHM技术在走向有效的工程化应用方面所面临的状态参数和特征信号难以获取,故障预测技术还不成熟,雷达PHM研制和验收无标准可依等制约因素;最后根据地面预警监视雷达的技术发展趋势以及使用和维修保障特点,从面向雷达PHM需求的测试性设计、大数据云平台PHM体系架构、基于数据驱动的预测技术和雷达PHM标准研究等方面展望了雷达PHM技术需进一步研究的内容和方向。

海浪监视雷达天线极化切换控制的方法

海浪监视雷达是一种利用掠入射海面的双极化电磁波回波图像进行海浪参数测量的雷达设备,针对其雷达天线双极化切换的必要性,分析了该类雷达天馈系统的结构特点,讨论了多种极化切换控制方案,选定并实施了一种新颖、稳定、有效的基于磁感应的极化切换控制方法。该方法通过电磁铁和磁敏元件实现控制命令和反馈信息的传递,实现了在不破坏雷达原有天线伺服结构的前提下对旋转天线的极化方式切换,可以在诸多场合替代昂贵的汇流环实现雷达天线控制信号的传送。

基于TOA算法的民航多基一次监视雷达几何精度因子分析

对多基一次监视雷达几何精度因子进行了研究。根据民航航路和终端区域的监视需求,提出了采用多个发射站和多个接收站的多基一次监视雷达结构,并根据基于到达时间(TOA)的定位方法推导了最小均方误差位置估计算法和几何精度因子。最后用MATLAB仿真分析了采用不同的地面站布局来改善水平精度因子。仿真结果表明采用多个发射站和接收站结构的多基一次监视雷达能满足民航航路和终端区的监视精度要求。