角闪烁抑制与控制技术综述

角闪烁是末制导阶段角跟踪误差的主要来源,抑制角闪烁可以提高制导精度;把角闪烁当成目标特征信号来研究,增强角闪烁可达到隐身欺骗的目的。从角闪烁形成机理的本质、角闪烁控制技术的研究、角闪烁应用等方面做了比较深入的介绍和对比分析,最后对角闪烁控制技术的发展趋势进行了展望。

目标角闪烁建模与抑制

角闪烁是雷达目标特性的重要方面,特别在近距制导时,将严重影响制导精度。本文论述了角闪烁模型的建立,并提出了一些可用于单脉冲主动雷达的抑制目标回波角闪烁的方法。

角闪烁抑制和利用问题的探讨

角闪烁是造成雷达系统、导引头近距丢失目标的主要原因之一,因而对雷达导引头而言,需要抑制角闪烁。而对反雷达探测和反导引头跟踪的防御系统研制来说,角闪烁是需要开发利用的问题。

利用后向散射回波相对相位计算角闪烁的条件

在测量点散射单元为球体的两点目标的后向散射时发现，它的后向角闪烁可以通过直接求后向散射回波相对相位测量数据关于入射角的导数而得到，为了揭示这一实验现象所隐含的内在规律，本文提出了一个具有典型意义的各矢量Ｎ点目标模型用来进行相关的研究。理论结果表明，在一定的条件下，角闪烁的后向值与后向散射回波相对相位对入射角的导数之间存在等效性。本文的研究不仅澄清了某种对角闪烁概念的误解，而且也为在没有双站测试能力的情况下仅利用后向散射测量获取角闪烁提供了理论依据。

基于高分辨距离像的角闪烁抑制方法

分析了高分辨距离像中的散射点在距离单元中的分布类型及其对角跟踪的影响 ,提出了两种有效的抑制角闪烁的方法 .第一种方法是利用能量较大、方差较小的距离单元测角 ;第二种方法是利用同一距离单元不同多普勒单元上的散射点进行测角 .仿真结果验证了所提方法的有效性 .

雷达目标角闪烁预估计算

介绍了目标角闪烁的计算方法。利用SCTE预估系统对目标雷达散射截面预估后 ,对其中的相位进行求导从而实现雷达目标角闪烁的预估计算。文中选用三球目标模型进行了理论和预估计算 ,两结果非常一致 ,验证了SCTE预估系统能够对雷达目标角闪烁准确预估。

基于频率捷变和RCS加权抑制雷达角闪烁的研究

角闪烁是雷达目标后向散射特性的重要物理量 ,它能严重降低毫米波末制导雷达的导引精度。介绍了一种利用RCS和角闪烁之间的相关性抑制角闪烁的RCS加权方法。为实现这一方法 ,采用了频率捷变技术来获取目标回波信号的多个独立样本。仿真结果显示 ,经过 4至 5个脉冲的处理 ,角闪烁的均方根线偏差从 5m～ 6m降至不到 1m。

相位梯度法计算近场角闪烁的解析式

角闪烁作为重要的目标特征信号,对雷达系统的影响主要发生在目标近场,而目前的角闪烁预估大多基于远场假设,针对这一现实问题,提出了一种基于散射中心模型的近场角闪烁预估技术.首先基于散射中心模型表示近场散射,然后通过直接求解相位函数的空间导数,得到了近场条件下相位梯度法的严格解析式,最后结合末制导条件给出了相应的简化公式.结论表明:黄培康等人《雷达目标特征信号》一书中的相位梯度法仅是本文在特定极化方式下的远场近似,而且在末制导距离范围内,所给出的近似式具有良好的精度,这些结果为近场角闪烁预估及其特性研究提供了理论依据.

再论扩展目标的角闪烁

解释了角闪烁的两种物理概念及其计算方法;从数学上证明了远区角闪烁线偏差与雷达距离无关;以两个任意取向的电偶极子组成的典型目标为例,推导了考虑目标回波极化和接收天线极化时的角闪烁理论计算公式。理论分析和数值计算表明,在几何光学条件近似下,对线极化接收,相位梯度法与坡印亭矢量法完全等效。

基于ABA处理和幅度加权的频率捷变单脉冲雷达角闪烁抑制技术

针对频率捷变幅度加权角闪烁抑制方法进行改进,提出了一种基于ABA(amplitude-based angle)处理的幅度加权角闪烁抑制方法。首先将单个脉冲测角的结果限制在一定范围内,然后对多个脉冲测角的结果进行幅度加权,仿真表明这种方法在各种信噪比条件下的角闪烁抑制性能都要大大优于常规的幅度加权方法。

一种极化测量雷达的角闪烁抑制方法

角闪烁是雷达目标的固有特性。以半波振子对为目标模型 ,利用相位畸变理论 ,研究了目标在极化测量条件下的角闪烁特性。建立了半波振子对目标在单极化和全极化接收条件下的角闪烁模型 ,在此基础上提出了一种极化测量雷达的角闪烁抑制方法。理论分析表明 ,该方法可明显降低目标的角闪烁线偏差。

扩展目标的角闪烁

本文简要地综述了扩展目标角闪烁的研究概况。系统地阐述了角闪烁的概念、产生机理、计算方法和数学模型。在此基础上,详细分析了角闪烁的控制技术,既研究角闪烁的抑制方法,也研究人工增强技术。最后指出了角闪烁对隐身飞形器的设计具有潜在重大意义。

角闪烁背景下基于粒子滤波器的跟踪研究

角闪烁噪声具有相关性和非高斯特性,处理相关非高斯噪声下的目标跟踪问题时,传统的的卡尔曼滤波器性能将会严重下降。文中将粒子滤波器应用到角闪烁背景下的目标跟踪问题中,与扩展卡尔曼滤波器进行了仿真比较,结果表明粒子滤波器的跟踪性能大大优于扩展卡尔曼滤波器,具有较高的工程实用价值。

复杂目标可视化角闪烁偏差计算

角闪烁偏差是雷达跟踪扩展目标时误差产生的重要来源之一,在实际跟踪和制导中,常由于目标回波信号的角闪烁偏差而致使脱靶率大大增加,因此对角闪烁偏差的研究将有助于提高跟踪目标的准确率.在基于可视化电磁计算系统(GRECO)上,用屏幕上的每个像素代表目标的一个散射中心,将目标的散射中心的数量提高到像素级上,再利用相位梯度方法完成目标的角闪烁计算,进而提高了计算精度.选用了两球标准体进行角闪烁校模,计算结果与测量结果一致,证明了此方法的准确性.在此基础上进行复杂目标的角闪烁计算,实现了复杂目标可视化角闪烁计算系统,并分析了导弹靶标由于目标角闪烁影响而导致的脱靶概率.

复杂目标角闪烁序列的混沌特性

角闪烁是寻的制导的主要跟踪误差源.国内外诸多学者对角闪烁进行了大量的理论和实验研究,主要探讨角闪烁与RCS的统计依赖关系,其一认为角闪烁与RCS有较强的负相关性,另一种看法是它们之间不相关,但又非独立.这种对角闪烁本质的认识尚处于探索中,本文从混沌动力学角度,分析角闪烁序列的非线性,并以混沌特征判据对角闪烁序列进行分析,提出复杂目标角闪烁序列具有混沌特性.

几种典型目标的角闪烁特性分析

从角闪烁的概念出发分析了谐振区典型目标的角闪烁特性。利用解析方法给出了无限长导体圆柱角闪烁的产生机理,角闪烁与电尺寸的关系;利用矩量法求解电磁场积分方程,分析了导体平板和有限长导体圆柱的远区散射场和波印廷矢量,发现导体平板和有限长导体圆柱的波印廷矢量在球坐标系下的3个分量随远区观察距离的平方衰减,因此对导体平板和有限长导体圆柱来说,由波印廷矢量法计算所得的角闪烁与观察距离有关。

MIMO雷达对角闪烁抑制性能

针对目标角闪烁引起的雷达测角误差问题,研究了多输入多输出(MIMO)雷达对角闪烁的抑制能力。建立了MIMO雷达角闪烁模型,导出了角闪烁的概率分布密度,讨论了发射天线个数与抑制角闪烁性能之间的关系,给出了由角闪烁引起测角超出目标范围概率密度。理论分析表明雷达发射端阵元个数越多角闪烁抑制性能越好,当达到6个天线时,角闪烁误差就能够降低到传统阵列雷达的25%。仿真结果与理论分析相一致,表明MIMO雷达对目标角闪烁能够有效的抑制。

基于时频信号分离的单脉冲雷达角闪烁抑制技术

研究了目标上多散射点回波多普勒频移之间的关系和时变特性，利用时频分析的信号分离技术把各散射点回波分开并分别测角，综合出一个中心角度．仿真结果表明该方法基本上克服了当目标很近时，传统单脉冲跟踪雷达测角，因目标已经不能被看作是单个散射点而出现的角闪烁现象．

基于微动散射点分离的角闪烁抑制方法

针对近程毫米波雷达中目标角闪烁引起的测角误差问题,提出了一种基于微多普勒效应的多散射点分离角闪烁抑制方法。建立了多散射点目标的微多普勒回波模型,利用不同微动散射点微多普勒谱的区别,给出了一种基于重排平滑伪魏格纳维尔分布(Reassign smoothedpseudo Wigner-Ville distribution,RSPWVD)的多散射点角度信号分离和测量方法,研究了基于散射点回波幅度自适应融合加权的角闪烁抑制方法。仿真结果表明,此种方法能够有效抑制毫米波连续波雷达与微动目标在近距离的测角误差。

低空镜像角闪烁的极化抑制

低空目标在地平面下的镜像,是雷达仰角测量的主要误差源,对雷达检测和跟踪都造成了严重影响。在低空"远距离区",目标及其镜像构成了一个两点源角闪烁模型。利用两点源角闪烁线偏差曲线关于相对系数幅度的对称性,对极化分集方式进行了设计,可更为有效地降低角闪烁误差。分析了角闪烁抑制性能与目标、镜像散射矩阵的关系,对本文提出的极化分集方式与其它分集方式进行了仿真比较,证明其具有更好的低空镜像角闪烁抑制性能。