毫米波雷达DBS回波信号仿真

为了在实验室内完成多普勒波束锐化(DBS)技术的评估、验证及优化,阐述了多普勒波束锐化(DBS)技术的基本原理及DBS图像拼接算法,结合目标DBS回波理论模型及毫米波雷达的特点,采用Matlab工具对目标的DBS回波信号进行了计算机仿真,得到目标DBS回波数据,运用DBS成像技术完成回波仿真数据的成像处理,实现了不同波束内不同方位的目标回波仿真及成像,验证了DBS回波仿真算法的正确性。为DBS回波仿真的工程应用奠定了基础。

基于S变换的旋转体回波信号分析与仿真

S变换吸收并发展了短时傅里叶变换和连续小波变换,在对非平稳信号进行分析时具有独特优势。利用S变换在时频域对包含旋翼旋转的直升机雷达回波信号进行了分析,通过仿真验证,得到了直升机旋翼运动特征。比较了几种常见时频分析工具的变换结果及性能差异,仿真结果表明,S变换方法在分析直升机旋翼的调制特性方面是可行而稳健的,这对直升机目标的识别具有重要的价值。

连续目标双基地调频连续波SAR回波建模方法

在SAR成像仿真中,常使用离散的点目标集合来代替连续结构的目标进行回波建模。这种方法的一个重要问题是所生成的目标回波依赖于点目标的采样方式,对同一个目标采用不同的离散采样方式可能产生具有显著差异的成像结果。该方法的另一个缺点是回波模型的精度与离散采样的间隔有关,小的离散间隔会导致巨大的计算量。为了解决上述问题,本文提出了一种新的连续目标回波建模方法,避免了离散采样方式和采样间隔的影响,并且大大降低了计算量。将该方法应用于调频连续波双基地合成孔径雷达系统研究,有助于理解其观测几何与回波特性的关系。

水下双层十字交叉组合二面角反射体

针对单个二面角反射体目标强度的角度一致性差的问题,本文设计了一种具有水平全向强声反射特性的组合二面角反射体结构。基于二面角反射体目标强度计算公式,提出了一种适用于任意入射角度条件下的数值和解析法相结合的散射声场计算方法,利用解析法计算二面角反射体上的一次反射回波,通过数值法计算反射声波照射的不规则多边形区域,采用Gordon积分法计算不规则多边形区域的二次反射回波。研究表明:双层十字交叉组合二面角反射体由上下2个反射体构成,每个反射体都是由2个垂直平面交叉组成的二面角反射体,2个反射体沿交叉轴线旋转相差45°。在360°的方位角范围内,反射体具有高的目标强度和良好的目标强度-角度一致性。

凝视光电成像系统猫眼回波特性的理论与实验研究

以惠更斯-菲涅尔衍射公式为基础,推导了猫眼系统的回波光场,并以二维光栅作为凝视光电成像系统的焦平面器件进行理论计算和实验验证.分析了光阑孔径对回波图像与焦平面器件调制之间相关性及空间截止频率对猫眼回波的影响.结果表明:随着光阑孔径的减小,回波图像信息减少,与焦平面上光斑的相关性降低;随着光阑孔径的增大,光栅干涉形成的次级光斑逐渐出现在回波图像中,回波图像也由于各级光斑的干涉变得复杂,对应的空间频谱变化反映了各级光斑的交叠情况.该研究对利用回波特征用于凝视光电成像侦察设备实施激光主动探测具有实际应用价值.

激光近炸引信半实物仿真与性能验证系统

研制该系统是为进一步完善激光引信的试验评测体系,为激光引信的性能测试及设计改进提供可重复进行的、量化的标准方法和全面的作战环境模拟。介绍了激光近炸引信半实物仿真及性能验证平台的系统组成、工作原理和关键技术。采用高速滑轨及姿态控制装置模拟弹目交会过程,目标及背景模拟装置模拟激光引信作战环境,通过采集、分析激光引信实物样机的回波、状态信息验证引信性能,采用FPGA开发平台对激光引信信息处理算法进行仿真验证,数字仿真平台开展激光引信虚拟设计验证。研制激光回波高速采集存储设备、模拟设备,建立激光引信数字仿真关键模型,解决了激光引信半实物仿真研究中的关键问题。该系统的建立可以克服外场试验人力物力耗费大、重复性差等弊端,缩短研制周期,降低研制成本拟合的方法。

基于视觉效果的雷达目标动态回波序列特征提取方法

特征提取在雷达目标识别中具有重要地位,提取有效、可靠的目标特征,是建立目标识别系统的基础和关键。在常规低分辨雷达目标识别系统中,难以根据电磁散射理论进行有效建模。本文在观察和分析大量实测数据的基础上,根据雷达操作员进行目标判性的思维过程和描述方法,以雷达目标动态回波序列的视觉效果为切入点,建立了一整套雷达目标特征提取方法。在多个雷达目标识别项目中的实际应用,证明了该方法的有效性、稳健性和可推广性。

基于EKF的毫米波雷达多目标跟踪算法研究

针对车载毫米波雷达多目标跟踪过程中存在量测数据受噪声影响严重和跟踪目标运动状态为非线性的问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的车载毫米波雷达多目标跟踪算法。首先,建立了多目标跟踪过程中跟踪对象的数学模型;其次,介绍了多目标跟踪算法,并具体对扩展卡尔曼滤波器在该算法中的应用进行了详细的推导和研究;最后,开展了车载毫米波雷达多目标跟踪实验,并对跟踪结果作出了深入的理论分析。实验结果表明,该算法可以对车载毫米波雷达探测到的多个目标量测信息进行滤波跟踪。

近区目标回波信号的测试、采集与处理

阐述了某近程雷达系统的近区目标回波信号的测试、记录、数字化存储及其处理方法。重点讨论了近区场体目标之电磁散射信号与近程雷达引信相对姿态的样本曲线获取方法、并对回波测试、接收、采集处理及噪声抑制等环节作了分析。最后介绍了实测回波的数字化信号的典型应用。

基于瞬时幅度和调频率估计的机动目标成像方法

逆合成孔径雷达 (ISAR)机动目标成像受到研究者的广泛重视 .在已有的机动目标成像算法中 ,通常假设在综合孔径处理期间 ,各距离单元内各散射回波是等幅线性调频信号 .在实际中 ,以上假设仅是近似成立 ,基于此假设的机动目标成像算法难以得到目标的较高质量的像 .文中采用更精确的信号模型———多分量调幅 线性调频 (AM LFM)信号表示实际机动目标的各距离单元回波 ,并提出一种瞬时幅度和调频率参数估计的快速算法 .通过这些信号参数 ,得到了机动目标的高质量的动态ISAR像序列 ,以利于目标识别 。

基于DEM的雷达地杂波仿真

地杂波仿真是雷达仿真系统的重点和难点。文中研究了基于高程数据模型的地杂波仿真问题。对利用分形算法产生随机地形的高程数据做了简要概述,并说明了如何对高程数据做平滑处理和着色。在高程数据的基础上,把地面分割成很多散射特性已知的简单的几何散射面单元,详细讨论了利用雷达方程和解析几何的思想计算每个单元的地杂波的功率,然后采用叠加原理对各个单元的功率进行叠加,实现整个地面的地杂波的计算,最后利用OpenGL技术进行着色和显示。上述方法的实验结果取得预期效果,基本符合工程需要。

基于数字射频存储的引信面目标回波模拟器

针对对称三角连续波调频引信回波模拟设备无法满足回波信号与发射信号的相参性与相关性以及精确距离、功率及速度模拟的问题,提出了基于数字射频存储的引信面目标回波模拟器。该模拟器采用射频直采技术对引信发射信号经频谱下搬移的射频信号进行采样,由高速数字信号处理器实现对采样信号的高精度延迟,并采用多个散射点独立进行多普勒频率调制、幅度及相位调制,结合多散射点合路的处理方式,实现引信面目标回波模拟。仿真及实验室测试表明:该模拟器能够精确进行回波距离、速度、功率模拟,且具有与所截获引信发射信号相参、相关且"高保真"的回波特性。

浅海单模入射声场目标回波特性研究

浅海环境中,目标回波受到入射和散射双向过程的信道多途影响,具有复杂的多途结构。基于相控垂直阵的单模发射技术能激发出指定的单个简正波声场,可以降低海底混响干扰,简化目标回波多途结构,为主动探测提供了一种有效手段。在信道中点声源目标回波模型基础上,采用简正波本征函数加权研究了单模声场入射下球形目标散射问题,建立了浅海单模入射声场目标回波预报模型,并利用模型对刚性球回波进行了数值计算。结果表明:总声源级相同条件下,单模发射声场与传统的点声源发射声场相比具有一定的阵发射增益,目标回波具有较高的声压级;单模入射能够消除单程多途的影响,回波结构相对简单,有利于目标的探测和识别。

浅海波导远程信混比预报模型

浅海主动探测时,海底混响是目标回波的主要背景干扰,信混比影响主动声纳的性能。混响和目标回波都属于海洋中的散射问题,利用简正波方法,结合平面波散射函数建立了浅海远程信混比预报模型,实现了不同环境参数下信混比的量化分析。仿真比较了不同信号形式、频率以及不同海底底质下的刚性球信混比曲线,从理论上分析了回波随距离的振荡现象。结果表明:用无指向性的声源探测目标时,信混比较低,探测较为困难;宽带信号照射下目标回波更加平稳;简正波之间的干涉导致回波随距离发生振荡,频率越高,干涉结构越复杂;在硬海底环境中信混比相对较小且目标回波振荡剧烈。

浅海波导目标回波波形仿真研究

从物理声学的角度出发,利用Ingenito的本征函数展开法对浅海波导中的目标回波波形进行建模,把目标散射场表示为简正波系数和该目标平面波散射函数积的叠加,然后将发射信号的频谱与目标散射场函数相乘再求其逆变换,由此得到目标回波波形的时域表示,给出了两类发射信号在典型浅海波导下的目标回波仿真波形;水池实验验证了计算机仿真结果,从而证明提出的浅海波导目标回波模型是可行的,可用于预报浅海环境参数对接收波形的影响。

天波超视距雷达弹道目标检测判别问题研究

弹道目标(运载火箭、弹道导弹等)助推段的弹体RCS较小,属于高速高机动小目标,天波超视距雷达(Skywave OTHR)很难通过相干积累来检测弹体回波,然而高空中尾焰回波的RCS值比弹体RCS值大1—2个数量级,Skywave OTHR可以通过探测尾焰回波来实现弹道目标检测.为此分析比较了常规目标、流星余迹和弹道目标特别是尾焰回波信号的频域特性,系统归纳了导弹目标尾焰特有的频域特性,提出了二维十字窗S-CFAR检测判别弹道目标的方法.研究结果表明,该方法不但可以抑制噪声,而且可以减小多普勒频率展宽和距离展宽.

一种相干分布式目标的水声成像方法研究

介绍一种基于相干分布式目标模型的水声成像理论和方法。针对水下分布式目标成像的需要,建立了相干回波模型,并提取水下目标的本质特征,给出分布式目标成像的DSPE算法,并运用该算法对目标回波进行处理。通过计算机仿真分析,得出的仿真结果与理论分析相符,验证了分布式目标成像方法的有效性。构建目标的水声图像可以为水下探测实现精确定位提供技术支持,研究成果对基于分布式目标模型的水下目标成像理论和方法的研究具有重要的参考价值。

斜程大气湍流中激光回波的闪烁指数

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU-R大气折射率结构常数模型,考虑内尺度及从发射机到目标和从目标到接收机双斜程路径影响的条件下,应用修正Hill湍流折射率起伏功率谱,对反射器目标激光回波闪烁指数进行了研究。推导了回波闪烁指数随菲涅耳率的变化关系,数值分析了不同内尺度、传输距离、激光波长以及目标高度对回波闪烁指数的影响。结果表明:内尺度和目标高度对回波闪烁指数的影响要远大于波长和传输距离的影响。

焊缝内部缺陷的超声检测新技术

概述钢焊缝内部缺陷超声检测和定量的4种新技术：横渡端部回波法，纵波端部回波法，超声衍射时差法（TOFD法）及超声相控阵法。特别是后2种技术的结合，为裂纹类面状缺陷的可靠检测、准确定量和声成像记录提供了有效手段，在国外已用于核电设备和压力容器的检验。

棉花异性纤维智能检测系统

棉花是我国农村最为重要的经济作物,棉花中的异性纤维会对棉花制品的质量产生严重影响。研制了一种基于超声波测距的棉花异纤检测系统,该系统利用超声波的回波和穿透特性,采用多个HC-SR04型超声波测距模块组成超声波阵列获取探头与传送带间的实际距离值,通过对比测量值与预设值来判断棉花中是否存在异纤。系统采用DS18B20温度传感器获取当前温度值,进行温度补偿以提高测量精度。通过对多种形态、不同大小、不同种类的异性纤维的检测试验,得出系统可检异纤精度为10 mm*10 mm。