弹载合成孔径雷达技术研究综述

弹载SAR是SAR和精确制导研究的交叉领域,SAR导引头已成为当前导引头研制中的一个热点。首先讨论了弹载SAR技术主要的四个应用方向:修正惯导误差、打击时敏目标、攻击点选择和毁伤评估,分别介绍了其工作原理,然后通过分析弹载SAR的特点讨论了弹载SAR技术应用中有待于解决的问题,对国外弹载SAR相关系统的研制和国内外相关技术的研究进行了较为全面的综述,最后介绍了由于SAR技术的引入而可能诞生的新体制导引头。

INS/双天线弹载SAR组合弹体定位技术

针对弹载景象匹配SAR应用中的弹体定位问题,提出了基于INS/双天线SAR的组合弹体定位技术,通过加装一部向下照射的天线系统,在对典型地物成像的同时实现了对弹体离地面高度的测量.首先介绍了其定位原理,然后推导了利用相对距离、多普勒和弹体高度的定位模型,给出了导弹高度测量误差对定位误差影响的关系式,针对不同的地形起伏,分别提出了基于迭代和地形匹配的弹下点高程误差消除方法,最后分析了双天线定位方法对雷达系统的要求.对典型场景的仿真表明,该定位方法相比利用INS高度通道数据和气压高度计进行定位误差明显减小.

基于距离-多普勒算法的俯冲弹道条件下弹载SAR成像

该文首先建立了通用的曲线弹道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)回波信号模型,分析了加速度引入的相位误差,推导了是否进行曲线弹道补偿的定量条件,然后针对俯冲弹道情况,分析了弹载SAR回波信号的特点,并根据弹载SAR特点进行了合理近似,设计了基于距离-多普勒算法的成像方法,与直线孔径下的距离-多普勒算法相比,仅仅是修改了部分相位因子,没有因为孔径的非直线增加成像算法的复杂性。

基于SAR导引头的弹体定位技术

采用合成孔径雷达导引头,是提高中远程导弹制导精度的有效途径之一。系统地研究了弹载SAR弹体定位问题,提出了利用弹载SAR的距离-多普勒数据、惯性导航系统输出的导弹速度和高度表测量的导弹高度进行弹体定位的方法,推导了定位的解析公式,避免了不稳定的迭代计算,给出了详细的定位流程。根据当前各分系统能够达到的普遍精度进行了仿真,分析了各误差源对定位精度的影响。

复合导引头交接班成功概率的建模与仿真

中、末制导交班是复合导引头需要重点解决的问题的之一。将交接班成功概率分解为目标落在末制导导引头视场内的概率和导引头对目标的检测概率,根据交接班参数计算的需要对复杂的导弹空气动力学方程和制导系统模型进行了简化,建立了一个包含多种主要误差源的交接班成功概率模型,可仿真生成任意时刻的交接班成功概率。对典型场景的仿真验证了该模型的合理性和实效性。

基于RD算法的横向规避弹道弹载SAR成像

首先建立了通用的曲线弹道合成孔径雷达(synthesis aperture radar,SAR)回波信号模型,分析了加速度引入的相位误差,推导了是否进行曲线弹道补偿的定量条件;然后针对横向规避弹道情况,分析了弹载SAR回波信号的特点,并根据弹载SAR的特点进行了合理近似,设计了基于距离-多普勒算法的成像方法。该算法与直线孔径下的距离-多普勒算法相比,仅仅修改了部分相位因子,没有因为孔径的非直线增加成像算法的复杂性。

地空反辐射导弹红外/被动微波复合导引头数据融合技术研究

数据融合技术是多模复合导引头的核心问题和关键技术。针对被动微波/红外复合导引头,通过分析武器系统对融合处理系统的要求,设计了数据融合处理的总体方案;提出了基于预测—观测差和预测—预测差的单导引头干扰判断和多导引头干扰判断方法;最后针对导弹攻击过程中的不同阶段设计了数据融合策略。结合实测数据的实验,验证了干扰判断和融合策略的有效性。

主动导引头二维成像寻的制导技术

针对主动雷达导引头在强杂波背景下的目标检测和识别问题,提出了将多普勒波束锐化(DBS)二维成像和单脉冲前视跟踪进行复合完成全程末制导的寻的制导技术。在末制导初始阶段,在利用DBS所成二维图像进行检测和识别的同时,根据目标的距离和多普勒序列估计弹目相对位置以提供制导信息,实现了成像过程中的寻的制导;在确认打击的目标后,转入单脉冲前视跟踪。典型场景仿真结果表明:二维成像和单脉冲前视跟踪的复合末制导可以在引入DBS实现对目标的有效选择的同时,不额外增加对导弹制导控制系统的要求。

INS/被动微波/SAR复合导引头交接班问题研究

针对INS/被动微波/合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)复合导引头交接班问题,建立了交接班成功概率数学模型,提出了交接班参数的求解方法。首先分析了交接班需要满足的三个条件,然后根据这些条件的定量描述建立了交接班成功概率的数学模型,并给出了正常交接班和目标辐射源关机时的交接班参数的求解方法。对典型场景的仿真表明,利用上述模型和方法可以求解出最优的交接班参数而不会陷入局部最优。

亚毫米波雷达导引头的特点与应用

亚毫米波频段范围宽,波长短,信息容量大。首先分析了相比微波/毫米波导引头,亚毫米波导引头的特点:距离分辨率高,角分辨率高,速度分辨率高,目标特性丰富,反隐身能力强和抗干扰能力强,然后指出在高空高速目标防御、高超声速空天飞行器制导、弹道导弹制导和反装甲导弹制导方面亚毫米波导引头具有特有的优势,最后通过2个仿真说明了亚毫米波目标特性的特点和速度分辨能力有利于提高导引头的目标识别能力。

INS/微波被动/SAR导引头抗场景散射干扰和有源欺骗干扰技术

针对惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)/被动微波/合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)多模导引头,分析了弹载条件下,有源欺骗干扰和场景散射干扰影响的特点,提出了利用被动导引头辐射源参数测量能力的有源欺骗干扰抑制方法,以及利用任务规划所装订的目标位置和惯导误差模型的场景散射干扰抑制方法,给出了详细的干扰抑制流程。典型场景的仿真表明了所提干扰抑制方法的有效性,结合仿真结果分析了干扰抑制处理带来的问题,提出了解决思路。

多模复合制导数据融合处理仿真系统开发中的若干关键技术

为研制某型多模复合制导ARM(反辐射导弹)的数据融合处理器,设计与实现了多模复合制导数据融合处理仿真系统。本文对融合处理仿真系统的设计与开发中所涉及的精确计时、仿真系统的"设计模式"以及基于VC++和Matlab混合编程的仿真系统的快捷实现等几项关键技术进行了具体论述。文中给出的思路和实现方法对类似软件的设计和开发具有一定的指导意义。

雷达自动目标识别算法的集成与评估

雷达自动目标识别算法的集成与评估对加快其实用化进程具有重要意义。在对目标识别系统进行模块化分解的基础上,以识别所利用目标信息为识别算法分类的依据,设计开发了工具箱式的目标识别算法集成系统,可为识别系统的设计提供常用的算法模块。通过引入效能评估,可方便加入使用者的经验知识,拓展了目标识别算法评估的内容,增强了评估系统辅助决策的功能,最后给出了完整的评估流程。

多模复合制导数据处理仿真平台的研究

随着数据融合技术的发展,相应的理论及算法越来越多。多模复合制导数据处理系统可以看作多变量控制复杂系统,其设计、实现与评估变得更加困难。该文介绍了多模复合制导数据处理仿真平台。该平台通过简化导弹的分解模型,对复合制导系统进行功能模块化分解,引入工具箱式的复合制导流程体系和复杂战场环境的仿真实现对多模复合制导数据处理系统的仿真、算法的开发和验证。最后以某型反辐射导弹复合制导数据处理器的研制过程为例简介了其典型应用。

利用GLCM纹理分析的高分辨率SAR图像建筑区检测

根据高分辨率SAR图像上建筑区的影像特征,提出了基于灰度共生矩阵(gray-level cooccurrence Matrix,GLCM)纹理分析的建筑区提取方法,该方法由初步定位和边界调整2个步骤组成,均遵循特征计算、基于Bhattacharyya距离的特征选择和KNN分类流程,所不同的是2个步骤中分别采用了逐块和逐点计算纹理特征的方式以兼顾纹理分析的效率和准确性。文中对不同SAR传感器获取的图像进行了实验。实验结果表明,选用具有最大Bhattacharyya距离值的3或4个特征可以获得较好的初步定位结果,建筑区的检测率超过80%,虚警率低于10%;随着边界调整的进行,检测到的建筑区边界逐渐接近于真实边界。实验结果验证了该算法的有效性。

一种基于经验模态分解的锥体目标雷达微动特征提取新方法

本文以锥体目标为对象,分析了目标进动对雷达回波的调制作用,研究了基于经验模态分解算法的多分量正弦调频信号分离方法,使用短时傅里叶变换得到了每个本征模态函数的瞬时频率,提取了进动周期、进动角、不同散射点间的微动幅度比值等微动特征及目标纵横比,并用暗室测量数据进行了验证,证明了本文的观点和特征提取方法的有效性.

量子雷达及其研究进展

量子雷达是近年来发展起来的一种新体制雷达,诞生之初便引起了国内外众多学者和研究机构的浓厚兴趣.本文首先从量子雷达技术特点出发,精炼了量子雷达的科学内涵,给出量子雷达基本概念与分类方法,指出其相对于传统雷达的性能优势;然后着眼于量子雷达起源、发展和现状,综述了量子雷达发展历程,总结归纳其具备突破传统雷达在探测、测量和成像等方面性能极限的应用潜力;最后,展望量子雷达的发展前景,提出了量子雷达走向实际应用的若干开放性问题.

太赫兹孔径编码成像研究综述

太赫兹孔径编码成像借鉴了光学孔径编码成像和微波关联成像的基本原理,通过反射式天线等技术改变目标区域太赫兹波等效空间幅相分布来实现高分辨成像,具有高帧率、高分辨、前视凝视等诸多优势,是太赫兹雷达的重要发展趋势之一.介绍了太赫兹孔径编码成像提出的背景,系统阐述了其原理、现状、实现方式、关键问题,指出了其在末制导、安检反恐等领域广阔的应用前景,以期为推动太赫兹孔径编码成像和新体制太赫兹雷达研究提供一定的借鉴.

一种多相编码脉压信号的检测与参数估计方法

针对低截获概率雷达中常用的一类由频率导出的多相编码信号(P1、P2、P3、P4及Frank码)的截获问题,研究了基于积分二次相位函数的检测与参数估计方法。该方法利用此类多相编码信号的二次相位函数在时间-调频率平面仅为一条平行于时间轴直线的特点,通过积分二次相位函数获得能量积累,完成信号检测的同时实现了信号调频率参数的估计。分析了检测统计量的输出信噪比性能,给出了算法的接收机工作特性曲线和检测性能曲线,仿真分析了算法的参数估计性能。

基于稀疏贝叶斯方法的脉间捷变频ISAR成像技术研究

传统捷变频成像方法具有高旁瓣、低分辨率的缺点。鉴于捷变频ISAR回波信号的稀疏性,该文基于原始数据的2维压缩感知方案,在贝叶斯原理框架下,用稀疏贝叶斯算法方差成分扩张压缩方法(Ex Co V)实现捷变频ISAR像的重建。贝叶斯框架下的稀疏重构算法考虑了稀疏信号的先验信息以及测量过程中的加性噪声,因而能够更好地重建目标系数。作为一种新的稀疏贝叶斯算法,Ex Co V不同于稀疏贝叶斯学习(SBL)算法中赋予所有的信号元素各自的方差分量参数,Ex Co V方法仅仅赋予有重要意义的信号元素不同的方差分量,并拥有比SBL方法更少的参数,克服了SBL算法参数多时效性差的缺点。仿真结果表明,该方法能克服传统捷变频成像缺点,并能够实现低信噪比条件下的2维高精度成像。