A hybrid method of solving near-zone composite eletromagnetic scattering from targets and underlying rough surface

For composite electromagnetic(EM)scattering from rough surface and target above it in near-field condition,modified shooting and bouncing ray(SBR)method and integral equation method(IEM),which are analytic methods combined with two-scale model for rough surface,are proposed to solve the composite near-field scattering problems.And the modified method is verified in effectiveness and accuracy by comparing the simulation results with measured results.Finally,the composite near-fielding scattering characteristics of a slanted plane and rough water surface below are obtained by using the proposed methods,and the dynamic tendency of composite scattering characteristics versus near-fielding distance is analyzed,which may have practical contribution to engineering programs in need of radar targets near-field characteristics under extra-low-altitude conditions.

基于时域弹跳射线法的海面复合目标近场回波仿真

雷达回波信号的获取对研究动态目标识别和雷达成像具有十分重要的意义。提出了一种基于时域弹跳射线法(Time Domain Shooting and Bouncing Ray, TDSBR)的动态目标回波仿真模型,用于模拟海上电大目标的近场雷达回波。该模型采用TDSBR方法直接在时域计算弹载雷达照射下的目标与海面近场复合散射特性,并结合“stop-go”方法模拟雷达与目标之间的相对运动,实现了弹载雷达照射下海上运动舰船目标的回波信号仿真。仿真结果表明,该模型可以有效呈现海面与海上目标的耦合效应,实现对目标速度和距离的预测,具有良好的精度和较高的效率,在海洋环境中弹载雷达的回波预测和目标检测中具有广阔的应用前景。

基于边缘似然最大化的信号源参数估计

边缘似然最大化算法在远场信号源定位的应用已有研究,但是目前仍然没有将其推广延伸至近场信号。由于近场信号源与远场信号源之间存在着延伸关系,将上述理论自远场源延伸至近场源的研究不仅具有充分的可行性,也具有很大的实用价值。该方法将在边缘似然最大化理论远场源情况参数估计的基础上,避开传统估计方法的缺点,一方面设计并实现合理的算法流程,对算法的性能进行统计分析,另一方面对其做更进一步的延伸和研究探索,设计出在近场源情况下的全新参数估计算法,实现边缘似然最大化理论自远场源至近场源应用的推广。已设计的算法虽然在源数不多的情况下取得了良好的效果,但是在源个数增多的情况下性能有所下降。所提方法提高了模型的稳定性,并通过实验证明了该改进的有效性,具有理论意义与实际应用价值。希望其成果能够对声呐、移动通信和地震勘探中的目标定位和跟踪等技术的发展起到积极的促进作用。

基于多视线融合的高轨近场感知队形设计

针对高轨卫星近场态势感知(near-field situation awareness,NSA)问题,提出了基于多视线(line-of-sight,LOS)融合的多星协同NSA方案,研究了考虑相对状态估计精度、光照约束等因素的NSA队形设计方法。首先,基于系统状态方程、测量方程,以及扩展卡尔曼滤波算法,构建了多LOS融合的NSA模型;然后,通过理论分析获得了LOS夹角越趋近90°,目标位置估计误差越小的NSA队形设计准则;进一步考虑光照、有界性相对运动等约束条件,提出了NSA队形优化策略,并利用罚函数法对由NSA队形优化问题转换得到的非线性规划问题进行求解。数值仿真验证了所提出的多LOS融合NSA模型、队形设计准则和NSA队形优化策略的有效性。

激光雷达合作目标设计及其在空间交会对接中的应用

激光雷达合作目标是激光交会对接雷达测量系统重要组成部分。针对激光交会对接雷达系统测量需求,首次采用远近场双合作目标设计方式,实现对激光信号原路返回,用于目标飞行器在远场时快速搜索捕获,近场时精确测量。对于远场合作目标采用了多维阵列构型,通过仿真分析,在有效视场90°×105°范围内最小有效反射面积不低于100 cm2,保证了对激光信号反射能力和目标捕获能力。所设计的激光雷达合作目标满足了激光交会对接雷达系统应用要求。

基于MIMO雷达虚拟阵列的近场目标定位

提出了一种基于MIMO雷达虚拟阵列的近场目标定位新算法。该算法通过MIMO雷达形成的虚拟阵列的互协方差矩阵来构造一个新的二阶统计量矩阵,利用其相应的特征值及特征向量估计出近场目标的三维参数。由于不同虚拟阵列的噪声是不相关的,所以该算法可适用于任意的加性高斯噪声环境。与现有的无源阵列近场源定位算法相比,该算法的参数估计结果能自动配对,无需参数配对过程,且不存在接收阵列孔径损失的问题。计算机仿真结果证明了本文算法的正确性和有效性。

用近场测量研究目标散射特性的一种新方法

提出了用近场测量技术研究目标散射特性的一种新方法。

基于物理光学法和面元法的目标近场RCS计算

针对求解目标近区电磁散射特性,提出基于物理光学法和面元法计算目标近场雷达截面积(RCS),即采用目标形体构造的面元法建立目标的表面模型,利用物理光学法计算目标近区场上的每单元的散射场,而后对所有单元的散射场矢量求和得到整个目标的散射场和雷达散射截面(RCS)。将目标的RCS计算结果代入引信电路仿真模型获得的目标多普勒信号和引信启动点与实测结果的统计特性一致,证明该方法具有实用性。

基于效应靶的装药水下近场爆炸威力评估方法

为了评估装药水下近场爆炸威力,将威力评估与结构毁伤联系起来,提出了效应靶方法。通过对边界可滑移圆板的试验和理论研究,建立并验证了靶板变形计算方法,获得了近场爆炸能量时序分配特性。提出了无量纲化的威力损伤因子,用以建立不同靶板的等效关系。在此基础上,初步设计了基于效应靶的装药近场威力评估试验设计和试验方法。试验结果表明,在近场爆炸范围内,随着爆炸距离增加,冲击波和气泡两个作用阶段的变形能比例为先快速减小再趋于平缓变化。与常规威力评估方法相比,效应靶评估方法更能体现装药水下近场爆炸威力的破坏作用。

激光引信的目标回波特征仿真

计算机仿真是一种有效的研究回波信号的方法。基于激光引信的近场散射模型,采用波束分割技术和目标二次曲面法,模拟计算了目标回波功率,并定性给出了目标回波信号的波形和幅度随弹目相对位置的变化规律。

水下近场目标声探测系统设计研究

为对水下近场目标进行定位和识别，设计了一种小型水下近场目标声探测系统。该系统采用水听器十字阵对目标进行被动方位估计和主动声纳测距相结合的工作方式。为验证声纳探测系统设计的可行性，设计了一个水下目标方位估计的水池实验，该实验系统利用LabVIEW便捷的数据采集和存储功能及MATLAB对算法的强大仿真能力，方便地实现了对水声信号的采集和分析。这种探测系统的设计可为水听器布阵和相关算法的选择提供参考。

角闪烁对地空导弹末制导影响仿真研究

角闪烁是地空导弹导引头末制导的主要误差来源。针对其受到天线方向图、目标局部照射等因素影响的问题,提出了一种基于模块化思想计算地空导弹末制导角闪烁实时仿真的方法,建立了弹目交会模型,通过矩阵变换计算出弹目相对位置与雷达视线角的关系,对目标角闪烁进行了实时仿真,结果表明角闪烁线偏差与导弹脱靶量和目标照亮区有直接关系,脱靶量越小,线偏差相对越大,且弹目距离较近时,由于照亮区的不同线偏差将出现较大起伏。

高速小目标近场动态RCS计算

为研究高速小目标在弹目交会末端的雷达散射特性,提出一种近场动态RCS计算方法。根据导弹和目标的姿态模拟弹目运动轨迹,当弹道末端探测波束照射到目标时,综合物理光学法和等效电磁流法求得目标近场动态RCS计算结果。根据RCS计算结果对多普勒回波信号进行模拟,所得信号与实测信号相比,幅度和频率均一致,验证了模型的正确性。

耦合目标近场散射外推技术研究

针对具有多次散射的耦合目标在不满足远场条件下测量的散射方向图发生畸变的问题,通过分析耦合目标的近场-远场转换关系,提出一种"多发多收"模式的近场散射外推方法.在获得全角域的近场双站信息后,对各角度近场接收的散射数据进行外推处理,然后根据互易定理,将外推后的数据等效为"远场发射、近场接收"数据.接下来对该数据再进行一次外推,满足"远场发射、远场接收"的条件,最后取出对角线上的元素获得各角度的远场RCS(Radar Cross Section,RCS).通过建立存在强耦合机制的二面角和腔体结构模型,利用FEKO和MATLAB软件对方法进行仿真,将"多发多收"外推的结果与远场RCS进行比对.结果表明:该方法得到的结果与远场RCS方向图吻合良好,全角域均值误差小于1dB,验证了方法的有效性.

基于SYSNOISE的水下目标高频近场散射特性仿真研究

针对水下目标高频近场散射特性,提出了一种求解水下复杂目标散射声场的方法。首先根据边界元法建立了水下目标的声场数学模型,并借助有限元软件ANSYS建立一种水下目标结构体的三维模型,然后运用声学分析软件SYSNOISE对其高频近场特性进行了仿真及分析,得到了在声源激励下该目标散射近场的具体分布及其散射波声压的指向性。仿真结果验证了该方法的正确性。

近场虚拟目标在船载测控设备无塔校相中的应用研究

首先介绍了目前广泛使用的校相方法。在分析这些校相方法的基础上,对近场虚拟目标校相方法进行了试验分析。提供了大量试验数据,通过试验数据比较分析虚拟目标校相与远场校相的相同点,就使用近场虚拟目标进行校相的方法进行研究。试验结果表明该方法稳定可靠,满足测控任务海上校相要求。

射频仿真中的双近场效应

简要阐明了射频仿真中的两种近场：“单元近场”与“三元组近场”的区别，以及单元近场对目标仿真精度和逼真度的不良影响。文中，对认为“近场误差都是可修正的”两种值得商榷的观点进行了讨论。最后，得出了几点基本结论。

一种近场无线激光通信系统

针对近距离大容量数据转存的需求,设计了一种近场无线激光通信系统,采用全景凝视成像捕获方式代替传统的扫描捕获方式,使用亚像素定位算法提高系统的跟踪精度,并在10~100 m的通信距离内进行了试验。试验结果表明:该系统的对准时间在5 s以内,捕获概率达到100%,跟踪精度达到0.025 mrad,通信速率达到9 Gb/s以上,能保证系统快速建立通信链路并实现数据的稳定传输。

空中近场爆炸对生物目标的毁伤试验

针对爆炸恐怖袭击、民用爆炸品和军队弹药运输及使用中的近距离误炸等,研究高温高压爆轰产物联合强冲击波对生物目标的毁伤特性。首先,简要阐述了炸药装药空中爆炸的威力场特性及对生物目标的毁伤机理。然后,基于炸药空中爆炸威力场特性和对生物目标毁伤机理,依据有关计算模型和专项研究结果给出了不同毁伤等级的冲击波毁伤半径、爆轰产物极限膨胀半径及冲击波与爆轰产物耦合作用半径等。最后,通过试验研究了某穿孔装药在近场爆炸条件下,对不同距离处的生物(羊)目标的毁伤效应。通过理论和试验结果,得出了空中近场爆炸作用下造成生物(羊)目标不同毁伤程度和特征的作用距离,为爆炸对生物目标的毁伤评估、安全防护及紧急救援提供参考。

水声近场源目标的高分辨DOA估计方法改进研究

对水声近场源目标的波达方向(DOA)估计是实现目标检测和识别的关键技术,针对当前的MUSIC估计算法精度不高的问题,提出一种基于高阶累积量联合参量估计的水声近场源目标的高分辨DOA估计算法,首先构建水声近场源目标的阵列信号模型,对采集的水声近场目标信号进行信源峰度特征提取,估计近场源参量的两种高阶累积量,求得水声近场源目标信号的子空间,最终估计出各信号源参量,实现近场源的高分辨DOA估计。仿真实验结果表明,采用该算法进行水声近场源目标的DOA估计的精度较高,对目标方位角和波达方向以及距离等参量实现了联合一致估计,参量估计的无偏性较好。