基于姿态角变化的目标体坐标系下雷达视线的研究

考虑目标姿态角对目标跟踪/识别中的雷达RCS值的影响,建立了雷达测量坐标系与目标体坐标系之间的坐标转换模型。将雷达转换为姿态角不断变化的目标体坐标系下一点,研究雷达视线在目标体坐标系下的方位和高低角。利用Matlab对其进行仿真,得出雷达视线方位和高低角随时间变化的曲线,有效验证了坐标转换模型的正确性和重要性。

基于天平一号A星的雷达RCS快速标定方法研究

以我国首颗在轨运行的反射式雷达标校卫星——天平一号A星为研究对象,通过雷达实时测量的卫星距离、方位角和俯仰角数据,推导出雷达视线角度简化计算公式,采用最小均方差法计算出天平一号A星的安装方位角,并通过对比暗室实测数据插值结果和雷达实测结果,得到雷达散射截面积(RCS)的标定修正值,实现雷达系统RCS测量值的快速标定。针对高频段雷达在RCS测量过程中出现的测量数据和标定数据符合性差的现象,提出了基于最小均方差和相关系数双判决准则的自校准方法,对暗室实测数据进行修正,进而实现高频段雷达RCS测量数据的有效标定,此方法也适用于无法获取卫星标定数据的雷达测量设备。通过基于天平一号A星RCS快速标定方法的研究,有效推动了我国多型靶场测量雷达的RCS定标和精度鉴定工作,产生了良好的经济军事效益。

飞机动态RCS计算方法的修正与改进

飞机动态雷达散射截面(RCS)的分析能够为飞机隐身设计和测试评估提供重要理论支撑。针对现有动态RCS计算方法只能适用于有限角域的不足,对飞机本体系中雷达方位角的定义进行了修正,扩大了现有方法的适用范围。提出了一种新型的动态RCS计算方法,解决了现有方法中雷达视线角与飞机RCS值无法建立一一映射关系的问题,使用飞机本体坐标系与雷达照射坐标系的欧拉旋转角表征飞机的动态RCS值,相比传统方法具有更高的准确性。最后,仿真验证了当飞机处于机动状态时,新型的动态RCS计算方法得出的结果与现有方法相比有显著差异,其有效提高了动态RCS计算的准确性。

基于多源SAR影像矿区三维形变场的监测

针对DInSAR(differential interferometric synthetic aperture radar)技术仅能获取雷达视线向(line of sight,LoS)形变的不足,研究了融合多卫星平台求解三维形变场的模型与算法。该算法基于多卫星轨道模式下具有不同成像几何的多源SAR影像联合求解矿区地表形变场。研究结果表明:采用该算法反演的下沉值与水准测量结果相互吻合,均方根误差为±4 mm,吻合程度优于单一影像源反演结果;垂直向位移场与等值线均表明下沉盆地向老采空区偏移,说明老采空区可能活化;东西向水平位移场与等值线符合开采沉陷地表移动规律,而且对于不同的成像模式,东西向水平移动的影响亦不同;由于卫星航向角的正弦值近乎为0,使得三维算法对南北向位移不敏感。

利用空间大地测量资料研究临汾盆地及边界断裂形变场演化特征

基于临汾盆地及其周缘的GPS和In SAR观测资料,通过计算最大主应变、最小主应变、面应变等水平形变特征量以及罗云山断裂(南段)上盘雷达视线向形变速率,综合研究汶川M 8.0地震前后临汾盆地及边界断裂现今地壳形变特征。结果显示:汶川M 8.0地震的发生引起临汾盆地及周缘形变场的动态调整,罗云山断裂南段至峨嵋台地北缘断裂应变率场由弱张性活动转为较强的压性活动状态,最大面应变率由1.5×10-8/a变为-3.1×10-8/a,SBAS-In SAR结果同时显示,罗云山断裂(南段)上盘于2009年起由下降转为隆起,在形变场动态调整过程中发生河津M 4.8地震,之后该区域应变率场恢复背景状态;汶川M 8.0地震有利于在山西断陷带南段北东东向断裂间形成压性应变积累,对河津地M 4.8地震的发生可能具有促进作用。

基于PSInSAR技术的长白山天池火山形变监测

将PSInSAR技术引入长白山天池火山的形变监测,获取了1992—1998年和2007—2010年2个时段的火山形变信息。结果显示:天池火山在这2个时段内整体抬升,1992—1998年火山较为活跃,雷达视线向平均形变速率为6mm/a,2007—2010年火山活动趋于平缓,雷达视线向平均形变速率为3mm/a;结合水准和GPS数据分析,发现火山口区域地表抬升明显,远离火山口处较为稳定。文中PSInSAR结果与水准数据能较好地吻合,且在空间上有较大覆盖范围,能更直观地反映火山地表的形变特征。

飞机目标静态与动态测量的姿态一致性

对飞机目标静态与动态测量对比时的姿态一致性开展研究.介绍了目标特性测量中常用的几种坐标系,并给出了其相互转换关系.对静态测量和动态测量时典型的雷达视线和飞机目标的相对位置关系进行了分析,给出了静态测量和动态测量之间姿态解算的流程图.结合仿真实例,给出了某飞行航迹下雷达测量得到的飞机航迹结果,解算得到了飞行过程中极化坐标系和目标坐标系下雷达视线和飞机目标的相对位置关系.该研究成果有助于正确进行静态测量和动态测量时目标特性的对比,对于目标特性的动态仿真也具有一定的指导作用.

基于FEKO的非合作目标动态极化散射特性实时仿真

针对非合作目标动态测量难以开展的问题,研究了基于FEKO的雷达目标动态极化散射特性实时仿真方法。首先给出了随时间变化的方位角和俯仰角的求解公式,然后介绍了利用FEKO实时仿真计算目标动态极化散射矩阵的方法及其步骤。仿真结果表明,机动目标的动态极化散射特性敏感于雷达视线角,雷达视线角变化越剧烈,插值法获得的极化数据越偏离实时仿真数据。验证了该实时仿真方法的有效性和准确性。

基于高斯混合模型的平流层浮空器RCS分布拟合

雷达散射截面(RCS)是表征目标电磁散射特性的重要物理参数。针对典型起伏模型对平流层浮空器动态RCS分布特性描述精度较低的问题,采用高斯混合模型对浮空器动态RCS测量数据的起伏分布进行拟合并完成检验。首先,对浮空器体坐标系中的雷达视线角进行了解算;其次,采用多个高斯分布模型的混合叠加逼近浮空器RCS的概率密度分布,并引入期望最大化算法对各高斯分布分量的参数进行估计;最后,选取具有代表性的方位角度域内的浮空器RCS实测数据,分析了高斯混合模型对RCS概率分布的拟合效果并与典型起伏模型对比及检验拟合优度。数据分析结果表明,在最小二乘准则下高斯混合模型相比于典型起伏模型对RCS概率分布的拟合效果最高可提升96.87%,验证了高斯混合模型的有效性。

基于ISAR技术SAR图像获取

在SAR技术进入使用阶段后,雷达图像的应用就成了人们研究的对象,但是目标雷达特征并不为人们所熟悉。对于一个复杂的目标或者场景,人们很难想象出其不同雷达参数下的图像。为了解决这个问题,雷达图像模拟技术应运而生。本文利用已有的典型军事目标的缩比模型,采用ISAR的方法模拟典型军事目标的合成孔径雷达图像。

地基干涉雷达IBIS-S桥梁动态形变监测研究

简述了地基干涉雷达系统用于动态形变监测的基本原理,提出了针对地基干涉雷达监测数据特点的桥身局部相对形变分析方法。结合桥梁静载试验形变过程进行分析,说明了该方法在实际桥梁结构安全监测中的可行性。

利用星载D-INSAR技术获取的地表形变场提取玛尼地震震源断层参数

以1997年11月8日西藏玛尼地震为例,通过三通差分干涉处理,获取了玛尼地震同震位移场.并在此基础上,采用弹性半空间介质中的位错模型,正演了玛尼地震发震断层某些几何学和运动学性质.结果表明:（1）发震断层两侧的变形场在垂向距断层110 km的区域仍受同震形变场影响.地表破裂带所造成的非相干性条带贯穿整个图像,长约110km.（2）发震断层最大水平位错达7.96 m.（3）发震断层可分为4段.其中中间两段所产生的变形场较大,长度分别为27和37 km,平均滑动值分别为6500和6000 mm,深度均为35km,前者是玛尼地震的主破裂面.西段和东段规模较小,长度分别为23和26km,前者滑动量为4000 mm,后者为5800 mm,两者深度分别为20和18km.

地基SAR干涉测量原理及其形变监测应用研究

详细介绍了地基SAR的基本理论,结合建筑物二维和一维的实测数据,分析了其在距离向和方位向的分辨率以及形变的监测精度,说明了地基SAR在形变监测中的有效性,并对地基SAR今后的应用与发展作了初步展望。

利用海潮模型研究D-InSAR中的海潮负荷效应

海潮负荷位移在沿海区域的相对形变可达数厘米,所以在沿海区域使用差分干涉合成孔径雷达(differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)测量微小形变时,须考虑海潮负荷影响。本文利用美国南加州8个验潮站的潮高数据,对两个全球海潮模型FES2004、HAMTIDE11A和一个区域海潮模型osu.usawest.2010进行精度评估;根据评估结果选取合适的组合模型,并计算美国南加州沿海区域的D-InSAR中的海潮负荷效应,然后将其与GPS观测值对比分析。结果表明:在计算海潮负荷位移时,组合模型的精度高于全球海潮模型;组合模型计算值和GPS估计值在雷达视线方向(line of sight,LOS)的位移趋势相互一致,且都达到了厘米级。