介质粗糙面与组合目标宽带电磁散射特性研究

文中对介质粗糙面和组合目标的宽带复合电磁散射特性进行研究,通过数值计算得到了复合散射系数频率响应曲线。分析结果显示,后向复合散射系数在宽频带范围内随着频率的变化而产生振荡,粗糙面的高度均方根、介电常数、组合目标尺度、目标介电常数等因素对复合散射系数有显著的影响,且影响规律较为复杂。相比之下,粗糙面的相关长度对复合散射系数的影响较为微弱。当目标是理想导体时,频率响应曲线近似呈现出准周期性的振荡形态。

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RANSAC和三维谱峰分析的全姿态散射中心建模

全姿态散射中心模型是一种性能优良的光学区复杂目标电磁散射参数化模型。针对传统的基于候选点筛选和聚类的全姿态散射中心建模方法易出现虚假散射中心和遗漏真实散射中心的问题,该文提出了一种基于目标三维空间电磁散射强度场谱峰分析的建模方法。首先,基于目标多视一维散射中心参数,利用随机采样一致性(RANSAC)方法和Parzen窗函数方法估计目标在三维空间中的电磁散射强度场。然后,通过谱峰分析、散射中心关联和多视量测融合,得到全姿态三维散射中心的位置。最后,利用二值形态学处理修正全姿态散射中心的角度可见性,估计全姿态散射中心的散射系数和类型参数。仿真结果表明,该文方法所提取的全姿态散射中心与目标几何结构具有极强的关联性,相较传统方法,在缩减三维散射中心数量的同时提升了模型的表示精度。

分布式接收宽带多目标信号盲检测迭代处理方法

随着软硬件技术的飞速发展和宽带接收机的广泛使用,频谱检测向着高瞬时带宽的方向发展,传统基于信道化处理的频谱检测方法存在搜索速度慢、处理效率低下的问题。文章提出了1种新的分布式接收宽带多目标信号盲检测迭代处理方法,在无须预先知道信号数目及信号频谱位置的情况下,能够实现特定虚警概率多信号盲检测,具备较高的灵活性和稳健性。首先,在对信号特征进行分析的基础上,通过构造线性模型,将分布式接收多目标信号检测转化为线性模型求解问题进行处理;然后,基于贝叶斯多参数联合求解模型,在对未知参数先验分布进行合理假设的基础上,推导了各未知参数变分分布及信号检测门限的解析表达式,采用变分分布软信息迭代的方式实现多传感器信号、多参数联合估计,并利用每次迭代参数估计结果,对信号检测门限进行更新,通过置零操作实现预设虚警概率下的多信号盲检测;最后,通过仿真实验对所提方法性能进行了分析,并与相关方法进行了对比。仿真结果表明,所提方法能够有效利用多路接收信号信息,实现宽带未知多目标信号的盲检测,有效提升短数据下的算法处理效能,与现有方法相比,在接收单元数目较多以及信噪比较低时具有明显优势。

分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统设计与联合定位

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息估计。首先,设计了基于互补格雷码发射波形的超宽带雷达系统,解决了同频段多台雷达同时工作互相干扰的问题;分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统包括3个雷达节点,并通过无线模块与数据处理中心通信。其次,提出了一种基于行为认知理论和模板匹配相结合的数据同步方法,通过识别各雷达数据中的相同运动状态来解决无线组网雷达慢时同步问题,摆脱了传统同步方法对硬件的苛刻要求。最后,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)最优化算法的雷达位置自估计和目标位置求解方法,实现了无先验雷达节点位置信息下的目标快速定位与跟踪。通过仿真分析与实验验证,该文设计的无线组网雷达系统可以实现目标二维定位与实时跟踪,雷达自身位置的估计精度优于0.06 m,对运动人体目标定位精度优于0.62 m。

一种基于被动声呐宽带空间谱的自动检测算法

被动声呐宽带目标检测中,基于固定门限的检测不能适应波动背景、对强弱目标共存场景检测时易检出旁瓣或漏检弱目标,此外检测结果中目标占据多个波束易使精确测向产生引导波束选取偏差。针对上述问题,基于宽带空间谱,将排序截断平均算法、局部峰值检测和波束内插算法结合,通过理论和蒙特卡洛实验分析对门限估计值有影响的参数,设计参数自动选取方案,形成检测门限自适应方法及自动检测与精确测向一体化方案。仿真与海试实验结果验证了所提算法的有效性,有较强工程应用价值。

弹头目标高精度微动特征提取实验研究

弹道目标实际作战场景回波数据获取困难,对弹头目标微动特性的研究多停留在理论层面,且多基于理想散射点回波模型.为此,依据宽/窄带交替的弹头目标高精度微动特征提取原理,构建了弹头目标微动效应微波暗室模拟平台,用以产生逼近真实条件下的弹头目标回波数据;设计了光滑弹头模型和粘贴锡箔纸团弹头模型两种实验场景,对实验数据进行了分析.实验结果验证了弹头目标中存在的微动成分情况以及相关微动特征提取算法的有效性,为相关算法投入工程应用奠定了基础.

一种低频超宽带脉冲探地雷达天线设计

针对探地雷达天线的设计,提出了一款变形蝶形天线,天线的整体尺寸为530 mm×483 mm×2 mm,工作频段为180 MHz~3 GHz,相对带宽达177%,可实现超宽带脉冲信号的完整辐射。对天线进行了实物加工和测试,各项性能的测试结果均与仿真结果的吻合良好。将该天线用于探地雷达系统,分别对隧道埋藏目标、高架桥及行进车辆进行了测试,测试结果表明,雷达系统探测距离大于10 m,纵向分辨率小于0.6 m,且可实现动态目标探测。

一种鲁棒的β扩展卡尔曼滤波算法

近年来针对非线性运动目标跟踪问题,多种卡尔曼滤波(KF)改进算法通过近似非线性函数的输出、均值和方差等方法提高对非线性运动的适应性。然而,现有改进算法过度追求对非线性运动的适应性,容易受到噪声干扰、产生过度拟合,为此,从误差上界约束的角度提出了一种鲁棒的β扩展KF(β-EKF)算法。在利用泰勒近似非线性函数输出的基础上,提出对估计观测值与实际观测值的误差进行鲁棒性阈值控制,实现对目标状态估值的自适应修正,不仅能提高模型对噪声的鲁棒性,而且能提高状态修正的准确性。通过超宽带(UWB)室内定位仿真系统对算法性能进行验证,结果表明:相较于EKF、自适应渐消有偏EKF(AFEKF)、无迹KF(UKF)等算法,本文算法在非线性运动目标上能获得更鲁棒的跟踪结果,且算法的平均性能有26%的提升。

基于LVD变换的大时宽带宽信号雷达高速目标检测方法

随着电子战及超高速武器的快速发展,在现有雷达体制下,传统目标探测技术面临着严峻的挑战。为了在提高雷达高速目标的检测性能的同时,兼顾雷达抗干扰能力和战场生存能力,雷达发射需具有低截获特性的大时宽带宽信号。这种情况下,高速运动目标产生尺度效应和脉内多普勒使得匹配滤波失效。针对该问题,提出一种基于吕氏分布(LVD)的大时宽带雷达信号高速多目标检测方法。该方法对高速目标回波的自相关函数进行尺度变换,消除时间变量与延迟变量之间的耦合;再通过2D-FFT变换将回波能量在变换域中积累成峰值;最后通过峰值检测实现对高速目标的检测与参数估计。仿真分析表明,该方法不仅在低信噪比(SNR)下具有较高的检测性能,并且在复杂场景中能够检测多个目标,同时具有较高的参数估计精度。

宽带和窄带雷达在噪声中的检测性能比较

宽带雷达相比于窄带雷达具有更高的距离分辨率,因此目标起伏较小。分析了宽带无起伏目标模型,宽带瑞利起伏目标模型和宽带莱斯起伏目标模型的宽带和窄带雷达的回波特性,并推导了它们在高斯白噪声中的检测概率。检测性能曲线表明,在高检测概率时,宽带雷达比窄带雷达具有更好的检测性能;但是随着雷达分辨率的提高,宽带雷达能量积累检测器的积累损失也增加,这个因素使得当雷达带宽增加到一定程度后宽带雷达相对于窄带雷达在检测方面的优势失去意义。

基于单个宽带脉冲的空间目标测距和测速方法

根据运动目标在宽带线性调频脉冲照射下的回波特点,提出了一种采用宽带单个脉冲对运动目标测速和测距的方法。该方法首先对回波信号进行STRETCH处理,然后对处理后的回波进行快速解线性调频,并用ESPRIT方法取代传统的FFT方法,从而大大提高了参数估计精度,实现了采用宽带单个脉冲对运动目标的同时测距与测速。仿真试验表明该方法具有良好的测量精度。

宽带雷达机动多目标检测

该文提出一种高机动多目标的宽带信号检测方法。即先通过相邻相关对回波信号进行降阶处理,然后对相关结果中自身项所在单元进行模糊变换,并进一步对其进行Radon变换实现目标的能量积累,从而对目标进行检测。仿真数据的处理验证了该方法的有效性。

基于超宽谱雷达多目标穿墙探测定位技术的研究

目的 :提高超宽谱(ultra wide-band,UWB)生命探测雷达的探测效率,解决多目标、多方位探测中的目标同时探测和定位问题。方法:采用三通道UWB雷达系统(1个发射天线、3个接收天线)对静止站立的多目标进行信号采集,采用反投影方法等对信号进行处理和目标定位,并对这种二维定位方法进行效能评估。结果:该方法可以对少于等于3个的人体目标实现有效探测,并给出目标的二维位置信息。结论:该技术实现了多目标、多方位的穿墙探测识别和定位,对提高探测效率、提升生命探测雷达的实用化水平有重要意义。

超宽带在煤矿井下穿透障碍物杂波信号的抑制方法

传统的奇异值分解、主成分分析、独立成分分析等谱分析方法很难分离目标信号和杂波信号。根据煤矿井下杂波信号起伏较大的特点,利用经验模态分解与参考独立分量分析(ICAR)联合抑制超宽带在煤矿井下穿透障碍物杂波信号。仿真结果表明:改进的ICA-R方法抑制杂波效果显著,分离出的目标回波幅度得到提高,消除了杂波区域中起伏信号的影响。该方法可以抑制杂波对目标信号的影响,有效地分离出目标信号。

基于遗传算法的宽带目标波束空间DOA估计

提出一种基于遗传算法的宽带目标到达方位(DOA)估计新方法,该方法首先通过傅立叶变换方法设计频域恒定束宽转换矩阵,并使用该矩阵将阵元空间的数据转换到波束空间,同时,利用宽带波束空间遗传算法进行DOA估计。计算机仿真表明:在低信噪比条件下该算法相比于CSS类子空间算法、CSS类最大似然算法和阵元空间遗传算法有更高的分辨概率,更小的均方误差。

基于电磁散射数据的弹道目标宽带回波仿真

弹道目标宽带回波是进行目标特征分析与识别研究的基础。针对实测弹道目标宽带回波数据获取代价昂贵的问题,建立了锥体目标轨道运动和进动模型,结合电磁场相对变换理论推导了高速运动目标雷达回波公式,分析了目标高速运动对宽带解线频调回波的影响。在此基础上给出了一种由静态电磁散射数据乘以相位影响因子仿真生成弹道目标动态宽带回波的方案,仿真实验验证了该方案的可行性。

面向超宽带的室内小车动态跟踪方法

为了克服超宽带在非视距室内目标动态跟踪不精确的困难,提出了一种基于超宽带的室内小车动态跟踪方法。首先利用卡尔曼滤波对测距部分进行滤波降噪处理,建立超宽带测距卡尔曼系统模型;然后利用粒子滤波实现动态跟踪,建立基于超宽带的室内小车动态定位跟踪模型;最后通过Matlab软件,对粒子滤波的实际跟踪定位精度及跟踪速度进行分析。实验结果表明:通过与扩展卡尔曼滤波对目标小车定位跟踪对比得知,粒子滤波定位跟踪精度比扩展卡尔曼滤波提高了14.088%,跟踪速度满足实验需求,跟踪轨迹更加接近真实轨迹。

一种基于DRFM和数字信道化技术的宽带雷达目标干扰模拟器设计

提出了一种DRFM和数字信道化技术的宽带雷达目标干扰模拟器设计方案,详细讨论了宽带雷达信号的数字信道化接收算法和基于DRFM的扩展目标/干扰生成方法。仿真分析结果表明,该方案可以实现1 GHz带宽的雷达导引头目标干扰信号模拟,并可推广用于宽带雷达导引头干扰机和宽带雷达导引头数据采集系统设计。

弹道目标宽带雷达干涉式三维成像与微动特征提取

基于微多普勒效应理论的弹道目标3维成像与3维微动特征提取技术可为目标识别,导弹防御提供重要特征信息。该文将干涉式逆合成孔径雷达(In ISAR)中多天线干涉处理的思想引入到弹道目标3维成像与3维微动特征提取研究中,将微多普勒效应理论与多天线干涉处理技术相结合,重构出散射点在各时刻的3维坐标,实现弹道目标的真实3维成像,并在此基础上解算出弹道目标的微动参数与结构参数。仿真实验验证了所提方法的有效性与鲁棒性。