一种基于微多普勒和机器学习的无人机目标分类识别技术

近年来,随着科技发展,无人机行业高速发展,空域的情况变得愈加复杂,消费级无人机的入侵事件日益增多,对无人机防控系统的需求越来越迫切。飞鸟和无人机都是典型的“低慢小”目标,二者的回波特征、运动模式都有极其相似之处,如何对二者进行有效的观测、区分和追踪已成为保障空中航路安全研究中的重要问题。本文针对传统方法难以将二者区分的问题,首先利用仿真建立无人机和飞鸟的数学及物理模型,并对二者的微动特征进行提取,利用卷积神经网络和集成学习方法对其进行区分,在此基础上对实测数据进行识别,证明了本文方法的有效性。

一种机载SAR数据点目标辐射定标方法

针对机载平台姿态时变造成的天线波束指向不稳定而导致辐射精度下降的问题,提出了一种新的天线方向图定标方法。该方法基于sinc函数模型,考虑了飞机飞行过程中横滚角的影响,能够有效改善飞机姿态不稳导致辐射精度下降的问题。文章根据点目标响应能量计算、天线方向图定标和定标常数计算等关键步骤开展辐射定标研究,采用多波段机载SAR系统获取的C波段和X波段SAR数据对该方法的有效性进行了验证。积分法和峰值法的对比分析结果表明,结合本文新的天线方向图模型,积分法得到的相对和绝对辐射精度均优于峰值法,说明积分法提取点目标能量与本文改进的天线方向图模型结合的辐射定标方法能够满足高分辨率机载SAR数据辐射定标处理的要求。

一种W波段无人机微型SAR系统

随着轻小型无人机(UAV)日益发展,基于UAV平台搭载微型SAR系统的探测手段会给信息获取方式带来革命性的影响,这也对微型载荷提出了的更高的需求。针对这一需求,该文介绍了一种W波段UAV微型SAR系统,提出了基于锁相技术的线性调频源的设计方法,并对毫米波(MMW)介质集成波导天线、3维集成、运动补偿方法等关键问题进行研究,研制W波段无人机微型SAR系统原理样机,基于多旋翼无人机平台开展飞行成像应用试验。研究结果表明,原理样机在系统分辨率、体积、重量等方面具有处于业内领先水平,飞行试验获得了聚焦效果良好的高信噪比(SNR)图像。

一种新型FMCW雷达射频对消方法

随着平台一体化及雷达系统微型化的发展,调频连续波（FMCW）雷达发射至接收的信号泄漏更为严重,信号泄漏已成为制约FMCW雷达系统性能的关键因素。为解决这一问题,提出了一种新型的射频对消方法以提高FMCW雷达的收发隔离度,利用FMCW雷达泄漏信号与回波信号在频域可分离特点,采用数字锁相环技术产生主动对消矢量信号,在给定FMCW雷达泄漏信号初值的条件下仿真分析对消比与相位误差、幅度误差的关系,建立了特定条件下的具有自适应功能的射频对消方案,并设计了验证电路以验证方案的可行性。验证结果表明该方法在1 GHz带宽内实现了优于25 d B的对消比,且该对消电路具有低功耗、结构简单等优势。

基于锁相跟踪技术的宽带线性调频产生方法研究

为满足脉冲压缩体制高分辨率雷达对宽带线性调频信号的需求,解决基于数模转换、压控振荡器、变频（或倍频）等传统技术产生方法带来的带宽有限、线性度差、新调制信号产生（杂散恶化）等问题,提出了一种新型的宽带线性调频信号的产生方法,并通过电路设计和实现验证了该调频源的性能指标。应用该方法研制的宽带线性调频源工作在C波段,频率带宽优于2.5 GHz,相对带宽优于46.3%,调频源获得了8.8×10-4良好的频率线性度,同时该调频源具有小型化和低功耗特点。

芯片化微型SAR系统方案设计与验证

传统分立器件设计的微型合成孔径雷达(SAR)系统,在体积、功耗、重量、成本方面的发展瓶颈日益显现,且系统设计方案不利于单片集成,无法满足未来微型化和泛在化的无人平台对低成本微型载荷的需求。该文针对微型雷达载荷的迫切需求,开展高分辨率微型SAR系统研究,提出了全相参的调频连续波(FMCW)系统设计方案,解决了系统高脉间相位稳定性及高隔离度设计难题,并利用K波段高密度硅基芯片对该微型SAR方案进行技术验证,研制了原理样机并开展成像应用试验。该微型SAR系统斜距分辨率7.5 cm,系统总功耗仅为1.5 W,相比传统SAR系统在体积、重量、功耗等方面取得了显著的进步,同时为微型SAR系统的硅基单片集成奠定技术基础。

多源多目标低空探测数据融合算法研究

在城市环境低空防御任务中,需要用多种传感器对入侵无人机的位置信息进行探测,针对传感器探测到的位置信息会有偏差的问题,本文提出了一种基于联合概率数据互联算法模型(JPDA)和卡尔曼滤波数据融合算法对多目标进行识别融合,并对多源数据进行融合。

一种基于电荷泵锁相环的高精度数字移相方法

移相器是相控阵雷达的核心器件,随着工作频率的逐步提升,传统移相器的插入损耗和相位控制误差恶化严重,导致额外增加的功耗及波束性能变差.本文基于电荷泵锁相环(Charge Pump Phase-Locked Loop,CP-PLL)开展了高精度数字移相方法的研究.在分析CP-PLL相位数学模型与移相机理的基础上,提出了通过数控电流源的方法实现对输出信号相位的精确控制,建立电路模型开展仿真分析,并设计了实验电路模块,通过仿真和实测的对比验证了该方法的有效性和精确性,实现了移相步进优于1°,移相精度优于移相值的10%.该CP-PLL可通过作为本振信号或直接产生发射信号应用于相控阵雷达系统中,具有精度高、功耗低、易集成等特点,从而取代移相器,有效提升相控阵雷达的性能.

激光合成孔径雷达:将合成孔径技术从微波拓展至光学频段

合成孔径雷达(SAR)成像与光学成像是高分辩率对地观测的两大手段。SAR凭借全天时、全天候、高分辨率成像等特点,已广泛应用于国土资源监测、农林业遥感、地形测绘、海洋监视、减灾防灾、公共安全等领域,是世界各个国家和地区竞相发展的战略前沿技术。