空天目标雷达智能识别仿真系统设计与实现

雷达智能识别方法训练、测试与评估通常需要构建大样本的数据集,如何快速获得有效的数据集是亟待解决的问题。分析了空天目标雷达智能识别系统应用场景,并结合应用需求给出了空天目标雷达智能识别仿真系统建设思路;采用组件化、模块化设计方法,设计空天目标雷达智能识别仿真系统框架,构建空天目标智能识别仿真系统,快速准确模拟空天目标电磁特性和动态回波,具有可扩展、可重构能力。仿真结果和初步应用表明,该系统可用于不同应用场景下空天目标雷达智能识别方法的测试与评估。

微波散射特性测量的不确定度分析研究

根据微波散射特性测量系统定标和测量的实际过程,分析了影响微波散射特性测量系统的测量不确定度的主要因素,详细研究了其不确定度的主要来源和分析处理方法,最后给出了微波散射特性测量系统的不确定度分析结果。这种分析方法具有普遍适用性,可用于其他相似系统的不确定度分析。

基于改进粒子群算法的目标航迹模拟及RCS仿真

针对雷达运动目标轨迹模拟逼真度问题和RCS特征,提出一种基于嵌入式粒子算法的目标航迹模拟和RCS仿真方法。首先,分析了无人机模拟运动目标航迹的基本原理,以及无人机和模拟目标之间的运动模型和耦合关系,确定了耦合因子和控制量。然后,分析了目标运动轨迹模拟的约束条件,并结合无人机性能和能耗等因素给出了目标优化适应度函数,建立了目标航迹模拟的最优控制模型。其次,为提高模型解算的针对性和实用性,将粒子群算法进行改进,并嵌入到模型求解中,实现了对目标航迹的有效模拟。最后,基于模拟目标航迹,利用飞行动力学原理和坐标系转换计算得到模拟飞行目标的姿态角,通过电磁计算软件仿真得到模拟飞行目标的RCS。仿真结果表明,该方法对实现运动目标轨迹模拟和RCS仿真具有广泛适用性。

面向星载SAR在轨解译的数字孪生建模与处理

近年来,星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像和SAR图像处理已广泛应用在遥感图像领域的各个方面。SAR通常将接收到的回波数据传回地面系统进行处理,这导致当前星载SAR系统存在星地数据传输压力大、系统实时响应能力差等问题,因此将星载SAR成像和图像处理两大任务部署在SAR卫星上进行在轨解译成为新的解决方案。但SAR卫星上的载荷空间资源有限,难以搭载完成星载SAR成像和图像处理任务所需要的高性能计算设备,同时SAR卫星的制造成本高、研发风险大,需要在发射前对其进行验证。为解决上述问题,结合数字孪生技术设计了一种面向星载SAR在轨解译的数字孪生系统。在该系统中,首先构建了用于获取星载SAR回波数据及卫星几何信息的数据采集模型;其次,设计了用于模拟星载SAR在轨解译的数据处理模型及数据应用模型,为了适应星上资源有限的环境,对在轨解译进行了并行计算优化和轻量化处理;最后,搭建了一套由低功耗设备组成的系统硬件平台用于模拟资源有限的卫星环境。在多种场景目标下对该数字孪生系统进行实验,实验结果表明所设计数字孪生系统可以有效地模拟星载SAR在轨解译全流程,能为实际中的星载SAR在轨解译和功能验证提供合适的系统平台。

一种多基地浮标阵位优化方法

针对水域监视中多基地浮标发射、接收节点阵位布置问题,提出了一种基于遗传粒子群算法的阵位优化方法。基于Argo浮标数据和ETOPO1地形数据计算得到真实海洋环境下的传播损失,结合双基地声纳方程和概率融合建立起多基地浮标阵性能评估模型。采用粒子群算法、遗传算法和遗传粒子群算法对该模型进行优化。仿真结果表明,经过优化后的多基地浮标阵,其覆盖能力与传统布阵方案相比其探测能力有明显的提高,且遗传粒子群算法在搜索能力和收敛速度上更为均衡,达到了优化布防的目的。

基于无人机搭载模拟器的地基对空雷达试验设计与应用

随着作战需求迫切和工程技术进步,地基对空雷达研制周期大幅缩短。基于战斗机或测试塔配试的雷达试验,组织难度大、成本高,对复杂电磁环境下的动态试验重复性差,难以获得性能底数。本文创新提出基于无人机搭载模拟器的地基对空雷达战术试验方法,对试验设计和应用,可实现对雷达杂波中的可见度(SCV)测量、测高精度、双源干扰分辨力、副瓣自卫距离、抗主瓣干扰等试验项目的快速便捷开展,满足地基对空雷达性能摸底试验和评估试验的需求,支撑装备功能性能迭代设计。无人机模拟检飞试验方法很大程度上可替代传统测试方法。

某型精密跟踪成像雷达模拟训练系统设计

针对航天工程大学雷达工程专业装备操作教学需求,开展精密跟踪成像雷达模拟训练系统设计。首先设计精密跟踪成像雷达模拟训练系统架构,分为应用层、服务层、数据层和基础层4个层次,然后对关键模块包括推演导调、综合模拟、任务规划、训练评估以及信号处理、跟踪处理、宽带成像、特征提取与识别等分别进行设计。研究表明:所提系统架构和模块设计可以为同领域相控阵雷达等开展模拟训练研究等提供技术参考,具有一定的工程应用价值。

空中目标动态电磁散射数据仿真系统设计与实现

电磁散射数据是目标识别研究的基础,但由于试验测量成本高、可重复性差等问题,空中目标电磁散射实测数据十分有限。基于去遮挡的N点模型和电磁计算数据插值研究了空中目标动态电磁散射数据仿真方法,设计了空中目标动态电磁数据仿真系统,该系统将电磁散射仿真与实际飞行场景相结合,支持场景自定义和空中目标三维模型库扩展。分析了飞机和巡航导弹2类目标仿真数据及成像结果,结果验证了仿真方法正确性和系统有效性,可为研究实际场景下的空中目标识别提供支撑。

基于GNU Radio的软件化雷达中心机设计与实现

基于开源式软件无线电平台GNU Radio设计软件化雷达中心机架构,实现相控阵搜跟一体雷达中心机的快速开发和组件可重构。介绍了中心机接口、任务组成和工作流程,通过多线程并行处理多任务提高系统实时性,通过时序控制及优化保证仿真准确性,采用Message实现各分机通信。半实物测试表明设计的中心机满足雷达仿真要求,且能复用和重构。

基于数学归纳法的涂层目标等效反射系数计算方法

提出了一种基于数学归纳法的涂层目标等效反射系数计算方法。该方法从涂层目标的电磁场边界条件出发,推导1~3层涂层的等效反射系数,结合数学归纳法建立了水平和垂直极化多层介质涂层目标等效反射系数的数学表达式。利用涂层目标等效反射系数修正物理光学法中的目标表面电流,将所提方法仿真的涂层目标雷达散射截面积(radar cross section,RCS)与FEKO仿真结果进行对比,验证了涂层目标等效反射系数计算方法的正确性。

基于非周期PSS的SAR目标特征操控方法研究

本文介绍了一种合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标特征的操控方法,采用非周期相位调制表面(Phase-Switched Screen,PSS)实现对重要目标图像特性的有效压制.依靠PSS反射式防护手段,对雷达回波信号进行快-慢时间域的二维联合非周期相位调制,在SAR接收处理后可形成矩形块状压制区域.通过调控快时间与慢时间码元宽度,可以实现生成矩形区域的面积控制.该方法本质是一种无源防护方法,兼具响应时间快、不易暴露、设备简单等优势.在此基础上,本文提出了压制区域面积、压制区域干信比对特征操控效果进行表征,分析了PSS调制参数对操控效果的影响.最后,SAR实测数据仿真验证了所提方法的有效性.

高密度脉冲流复杂调制信号测量接收机计量方法研究

为了解决高密度脉冲流复杂调制信号测量接收机的计量难题,借鉴数字与矢量信号计量校准思路,研究提出一种基于通用测试仪器的模拟器提供激励信号、模拟高密度脉冲流下的复杂调制信号、采用矢量信号分析仪和高密度脉冲流复杂调制信号测量接收机比测验证的计量方法,并搭建基于通用测试仪器计量装置,选取基于基本波形片断的高密度脉冲流下复杂调制信号的典型计量状态,进行实验验证。实验结果表明,装置的脉冲、调频、调相、捷变频等计量性能满足实际需求,该方法可行。

BIT检测在雷达设备实际工程中的实现

雷达技术的迅速发展对设备测试性提出了越来越高的要求,机内检测(BIT)技术作为雷达测试的重要手段,其发展和设计需要贴近实际工程研制的过程,结合某雷达设备BIT设计开发过程,总结BIT设计经验和原则,对雷达设备BIT检测的方案设计和工程实现有较好的借鉴意义。

核电厂房电磁环境成像技术在安全评估中的应用研究

随着全球对可持续能源的日益依赖,核能作为一种高效、清洁的能源方式逐渐得到了重视。核电厂房作为核能发电的核心区域,其安全状况直接关系到环境、经济和社会稳定。为确保核电厂的安全稳定运行,对其内部环境进行细致、全面的评估是至关重要的。本文旨在探讨核电厂房电磁环境成像技术在安全评估中的具体应用,分析其在提高核电厂房安全性中的重要性,并对该技术的挑战和前景进行展望。

船载高频地波雷达一阶海杂波仿真模型研究

船载高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar, HFSWR)海杂波仿真模型的建立对于有效海杂波抑制方法的提出具有重要指导意义。针对目前一阶海杂波模型存在的问题,提出了改进的船载HFSWR一阶海杂波空时分布模型。首先分析了船载平台在相参积累周期内前向运动对海杂波回波入射角的影响,提出了不同距离元海杂波子块入射角随时间变化的规律,并由此导出新的一阶海杂波时空分布模型、海杂波回波信号模型、以及目标回波模型。仿真结果表明,生成的海杂波数据的分布特性比传统模型更加接近实测海杂波的分布特性,为以后船载HFSWR海杂波有效抑制算法的研究提供较好的仿真数据支持。

一种多雷达导弹预警方案动态推演评估方法

面向多雷达导弹预警探测任务,提出一种探测方案动态推演评估方法,基于雷达探测模型、资源消耗模型,按照任务时序评估雷达状态、目标状态,生成相应的推演结论。文中给出了动态推演的具体实现步骤,介绍了方案动态评估的相关指标及其计算方法,所提出的方法已在工程中得到应用。

对步进线性调频成像雷达的间歇采样转发干扰方法

针对步进线性调频信号(stepped frequency-linear frequency modulation,SF-LFM)体制雷达对抗问题,提出了一种基于子脉冲间歇采样的干扰方法。通过对截获SF-LFM信号的子脉冲进行交替采样与转发,在雷达成像处理后可形成沿距离向延拓的逼真假目标。在此基础上对其干扰特性与参数设计问题进行了讨论,并分别通过一维理想散射点仿真与某型飞机二维成像数据仿真实验验证了所提方法有效性。

基于AIS和Canopy+Kmeans算法的高频雷达阵列幅相校准

阵列通道幅相校准是高频地波雷达方位估计必不可少的环节。文中提出一种基于自动识别系统(AIS)和Canopy+Kmeans的聚类算法对阵列的幅相误差进行校准。AIS直接用于阵列幅相校准将会出现许多虚假和错误的校准值信息,因此还需要对AIS得到的校准值进行进一步筛选。该方法结合机器学习中的Canopy算法和Kmeans算法,利用AIS船只信号得到的幅度和相位校准值进行自动聚类,从而得到正确的幅度和相位校准值。校准之后的雷达数据用多重信号分类算法进行到达角(DOA)估计,DOA估计的准确度有了大幅的提高。

全闭环条件下机载主被动雷达数字化仿真技术研究

随着计算机仿真技术的发展,可以结合实际雷达工作流程和处理算法来实现装备的数字孪生,从而脱离传统射频设备或半实物硬件平台。本文介绍了主动雷达搜索、跟踪及SAR成像的信号级仿真,被动雷达搜索、跟踪的功能级仿真流程和相关实现算法,并通过主被动雷达仿真基础运行软件进行算法集成,在闭环仿真验证平台下与控制、散射源和辐射源分系统进行交互,根据其输入的控制指令与回波数据实现各模式下的雷达处理,最后反馈给控制分系统,实现了闭环工作模拟。试验结果验证了该仿真技术的工作流程与信号处理算法的正确性,所给出的部分干扰过程分析进一步说明该技术在机载主被动雷达设备的预研和复盘中具有广泛的应用前景。

面向环境多重约束的雷达部署位置优选方法

雷达部署阵地区域范围内的复杂地理环境和电磁干扰环境将严重影响雷达装备探测性能。聚焦复杂地理和电磁环境下雷达优化部署的迫切需求,提出了一种面向环境多重约束的雷达阵地部署位置优选方法。根据雷达阵地的地形地貌和电磁干扰环境,建立地理和电磁环境双约束条件下的雷达阵地选址模型;结合雷达方程,计算复杂传播地形下的传播损耗,并将目标高度层探测威力和重点区域覆盖威力作为雷达选址位置优劣的评估指标;将雷达在环境多重约束下的探测范围进行可视化展示。针对实际系统中雷达作战场景复杂、传统雷达装备部署方法考虑约束单一的问题,通过计算环境和电磁多重约束下的传播损耗、地形损耗、电磁损耗,并加入实际高程地形数据作为参考,更真实客观地分析阵地周围环境对雷达装备性能的影响。所提出的评估指标与优选方法及可视化呈现,可为多重约束下雷达装备作战效能提升提供准确、可靠、直观的阵地优化部署策略。