Bistatic RCS Prediction with Graphical Electromagnetic Computing (GRECO) Method for Moving Targets

Graphical Electromagnetic Computing (GRECO) is recognized as one of the most valuable methods of the RCS (Radar Cross Section) computation for the high frequency region. The method of GRECO and Monostatic bistatic Equivalence Theorem was used to calculate the bistatic RCS for moving targets in the high frequency region. Some computing examples are given to verify the validity of the method. Excellent agreement with the measured data indicates that the method has practical engineering value.

基于GNSS的前向散射雷达网目标穿越特性研究

前向散射雷达可通过捕获目标穿越基线时引起的信号扰动实现目标检测,在隐身飞机目标探测方面具有一定潜力,目标穿越特性的研究对信号检测和参数估计具有重要意义。首先构建了基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的前向散射雷达网模型,分析了构成前向散射观测的条件和探测范围。然后,基于前向散射动态信号模型,提出采用时频域统计特征描述目标穿越基线的信号特性。最后,通过仿真分析了目标穿越位置和运动参数对散射信号及其统计特征的影响,揭示了前向散射信号的特征变化规律,对后续提高穿越事件检测概率和参数估计精度具有参考价值。

基于电磁散射模型的海上舰船双基SAR图像仿真

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在地海环境遥感和目标探测识别中发挥着重要作用。相对于单基SAR,双基SAR能够通过调整发射机和接收机的角度对场景进行多方位观测,因此开展海上舰船目标双基SAR图像仿真可为非合作目标的特征研究和探测识别提供方法和手段,在目标探测识别方面有着重要意义。为此,本文利用基于面元化的简化小斜率近似(facet-based simplified small slope approximation,FBS-SSA)方法与几何光学/物理光学(geometrical optics/physical optics,GO/PO)混合方法,提出了一种基于电磁散射模型的海上舰船目标复合场景双基SAR图像仿真方法,实现了不同双基角下的海上舰船SAR图像仿真,并分析了雷达飞行方向与舰船角度、发射机和接收机相对位置、极化、海况对雷达图像的影响。结果表明,双基角、极化、舰船朝向都会对双基SAR图像产生较大的影响,因此可以通过获取不同双基角度下的复合场景SAR图像特征从而可以更好地开展舰船识别。此外,SAR图像中的阴影特征也可作为舰船识别的辅助手段。

流场调制下的海面对全极化雷达双站散射的影响研究

从波作用量守恒方程出发,在积分方程模型的基础上,通过特征线法对守恒方程进行求解,推导建立了受波流调制的海面雷达双站散射模型,进行了受流场调制下的海面上半空间散射系数的仿真,分析了全极化下双站散射系数受流速变化的影响,以及风场与雷达参数(雷达波频率、雷达波入射角)对流场调制作用的影响。结果表明,随着流速的增大,海面后向散射空间半球区域的散射系数逐渐减小,在前向散射空间半球区域中,交叉极化下的散射系数变化较为明显。风速的增大和风向与流向的夹角增大会导致流场调制所引起的散射系数变化减弱。入射角变化会导致调制作用最明显区域的散射角度改变。随着频率的增大,流场调制作用增大。

双基地多普勒天气雷达探测能力分析

双基地多普勒天气雷达系统是由一个常规多普勒天气雷达和一个或多个远程被动低增益接收机共同组成,是大气风场探测领域的新技术之一。文中首先在瑞利散射假设的前提下,考虑了雷达波的偏振方向、散射体的空间位置等条件,推导了小球形粒子散射函数在双基地雷达系统中的表达形式,建立了双基地雷达气象方程,并将该方程应用于双基地雷达的探测能力、有效探测范围等方面分析,模拟计算了侧向散射能力和被动雷达回波功率在空间的分布变化,为探讨去除旁瓣影响提供了依据。通过分析证明了双基地雷达系统工作状态垂直偏振优于水平偏振的结论。在入射波为水平偏振情况下,高空探测好于低空,而垂直偏振情况则是低空的散射能力强。如果采用双线偏振发射体制,根据需要采用不同的偏振波组合,能够有效扩大双基地探测的范围和信息量。在水平偏振情况下较强回波区域在基线附近和被动雷达一侧的基线延长线周围。由于侧向散射强度低于后向散射强度,双基地雷达对于弱天气回波不太敏感,它的探测范围小于单基地雷达的探测范围。在双基地雷达探测中旁瓣污染是一个不容忽视的问题。文中对双基地雷达参数进行了模拟回波强度计算,并与实测回波资料进行了比较,两者较一致,存在差别的重要原因可能是被动接收天线的垂直变化影响。

双(多)基地雷达系统中的若干关键技术研究

雷达在电子对抗中起着极其重要的作用。本文介绍了目前备受重视的双基地雷达系统 ,着重对系统中的收发站同步、目标定位、测高、信号和数据处理等多项关键技术进行研究 ,并给出相关算法。尤其分析了前向散射系统的技术特点。最后说明了目前系统中存在的困难 ,并对发展趋势作了展望。

进动圆锥弹头双基地微多普勒特性分析

微动特征是弹道中段目标雷达识别的有效特征之一。该文首先利用由几何绕射理论推导的圆锥弹头散射中心模型确定了3个散射中心分别是锥顶及双基地角平分线在锥底平面上的投影与底面边缘的2个交点;然后建立了进动圆锥弹头双基地微多普勒模型,经化简可知双基地微多普勒模型与双基地角平分线上单基地雷达微多普勒模型相似,且双基地微多普勒幅值为单基地微多普勒幅值的半双基地角的余弦倍,这与单双站散射等效定理吻合;再通过分析3个散射中心的微多普勒模型得出了可用于进动和结构参数估计的3种相关性;最后利用电磁计算软件FEKO计算了圆锥弹头模型的双基地雷达截面积(RCS),通过对RCS序列的时频分析,验证了该文理论分析的正确性。

隐身飞机模型双站雷达截面积仿真

一些文献对双基地雷达反隐身的体制和系统技术作了深入研究,但是并未涉及隐身飞机的双站RCS特性,针对F-117A隐身飞机通过独特的几何外形设计来实现隐身的特点,利用电磁仿真软件XFDTD计算和分析了F-117A隐身飞机的双站雷达截面积,包括同频率条件下头向入射、正侧向入射、尾向入射和同双站角条件下从低频频段到高频频段的双站雷达截面积在水平面和垂直面变化的特性,通过对仿真结果的分析得出了有利于反隐身的入射方向为正侧向,双站角为135°-180°,工作频段为低频段,为双基地雷达在频域和空域上的反隐身提供了有价值的数据参考。

单/双基地雷达的低空探测性能研究

从雷达方程出发,提出单、双基地雷达探测目标的判定式,通过实时采集典型目标的单双站雷达散射截面,计算出单、双基地雷达对该目标的低空探测范围图,得到有价值的结论。通过比较分析,证明双基地雷达在对目标低空探测方面优于单基地雷达,为双基地雷达用于工程实践提供了理论依据。

自旋尾翼弹头的双基地微多普勒研究

微动特征是弹道中段目标雷达识别的有效特征之一。针对基于自旋尾翼弹头的双基地微多普勒的自旋和结构参数估计问题,该文首先建立了自旋尾翼弹头双基地散射中心的微多普勒模型,然后利用FEKO计算了尾翼弹头的双基地散射系数,通过对散射系数序列的时频分析,验证了模型的正确性,同时总结了自旋尾翼弹头的双基地微多普勒特性,再分析了估计自旋和结构参数的可行性,最后,由于闪烁效应导致Hough变换已不能有效估计参数,该文提出了利用闪烁效应估计参数的新思路。

一种双基地雷达时间同步的新方法

提出了一种基于对流层散射双向时间比对的双基地雷达时间同步的新方法（TWT3S），利用对流层散射通信设备进行雷达站间双向时间比对以求取雷达站间精确的时间差。详细推导了TWT3 S的计算模型，对时间间隔测量误差、发射与接收设备时延误差、对流层时延误差、几何距离时延误差进行了讨论，并给出了TWT3 S的理论精度。计算结果表明，对流层时延误差是最主要的误差来源，占所有误差的90％以上。 TWT3 S模型的理论精度为15～21 ns，比采用微波或光纤直接同步法精度高，为双基地雷达时间同步提供了新的思路。

二面角的双基地散射特性分析

二面角效应是高分辨率SAR图像非常重要的特征,其主要是建筑物的墙面和地面及其他人造物体形成的二面角造成的强反射。为了减小二面角的雷达散射截面积(Radar cross section,RCS),常用的技术是改变二面角的几何结构。双基地雷达是一种几何配置灵活的雷达,具有一定的反隐身能力。本文主要利用几何光学分析了不同张角二面角的散射特性及其SAR图像表现形式。针对二面角的多次散射问题,计算了散射次数和最终出射角度的通项公式,并给出了双基地条件下二面角RCS的定量计算公式。仿真结果表明,不同张角的二面角RCS和双基地雷达的几何结构密切相关,在特定的双基地雷达几何配置下,二面角在双基地SAR图像中表现为角点处的强点。

双基地雷达的抗干扰能力及有效干扰区分析

介绍了双基地雷达的基本概念 ,抗干扰的优点 ,推导了双基地雷达方程 ,并对理想条件下的双基地雷达的干扰方程。

双/多基地天气雷达探测小椭球粒子群的雷达气象方程

首先导出小椭球散射的方向函数及侧向散射截面的表达式。然后,考虑发射水平偏振波与垂直偏振波这两种情况下,当小椭球粒子群旋转轴作一致铅直取向和在空间作均匀随机取向时,分别建立适用于双/多基地雷达接收子站的雷达气象方程。主要结果为:(1)当入射波以不同的仰角及方位角射到旋转轴任意取向的椭球上时,会在椭球的3个轴上产生不同的极化电偶极矩分量,使小椭球散射方向函数不仅与散射方向有关,还与天线和粒子两个直角坐标之间的配置情况有关。(2)无论入射波偏振方式是水平还是垂直,小椭球粒子的总侧向散射截面恒是散射波在该方向上造成的侧向散射截面之和。(3)双基地雷达气象方程与单基地雷达气象方程比较,其差别在于侧向散射截面与后向散射截面的不同,另外,有效照射体积不同,子站与单基地站天线方向性函数不同,使双基地雷达气象方程中多出与双基地角有关的一个因子。(4)主站天线辐射在半功率点内不论均匀与否,双基地雷达气象方程中的侧向散射截面均代表总的侧向散射截面且依赖入射波偏振方式。(5)给出了小椭球群旋转轴一致铅直取向情况下的双基地雷达气象方程,这些方程与入射波偏振方式、主站发射天线辐射在半功率点内均匀与否有关。入射波为垂直偏振时一致铅直取向的椭球群的侧向散射截面可能由包含铅直分量在内的3个正交分量组成。这具体依赖于主站天线仰角。但入射波为水平偏振时到达子站天线处的回波功率与主站天线仰角无关。(6)给出了小椭球群旋转轴在空间无规则取向时的双基地雷达气象方程,这些方程与主站天线仰角、入射波偏振方式等无关,但与主站发射天线辐射在半功率点内均匀与否有关。

双基地前向散射系统雷达截面(RCS)的研究

研究了双基地前向散射系统中雷达截面 RCS的有关特点和计算方法。给出了如何使用

一体化双站散射图形算法

研究了图形算法计算双站RCS的方法 ,并将RCS分析与目标外形设计相结合 ,提出了一种一体化方法 ,将图形算法集成到CAD造型软件中 ,能够在目标外形设计阶段随时分析其双站散射特性。计算实例说明 ,这种方法不但能够满足计算精度要求 ,而且可以简化RCS的前处理工作 。

双基地雷达的探测范围分析

从双基地雷达方程出发,通过实时采集探测目标的双站雷达散射截面,计算出了双基地雷达对目标的探测区域,得到了有价值的结论,为双基地雷达用于工程实际提供了理论依据。

双基地偏振雷达探测时小旋转椭球雨滴的侧向散射特性

从旋转椭球粒子散射理论出发,给出单个小旋转椭球雨滴在入射不同偏振波时的散射函数,并对其在不同仰角情况的数学图形和物理意义做了讨论,为推导基于椭球雨滴群的双基地偏振雷达方程、研究椭球雨滴群对双基地线偏振雷达探测能力的影响、处理和分析双基地偏振雷达资料,提供了理论依据.

雷达目标双基地散射特性研究进展

随着同步技术和高性能计算的发展,双/多基地雷达的“四抗”优势逐渐得以实现,双/多基地雷达成为当今雷达领域关注的焦点。雷达目标的双基地散射截面积(RCS)、双基地散射中心、双基地极化等特性与目标单基地散射特性相比,具有显著的差异。只有深刻理解雷达目标双基地散射特性才能充分挖掘双/多基地雷达在目标检测、特征提取与识别方面的潜力。因此,雷达目标双基地散射特性是一个亟需深入研究的方向。论文总结了雷达目标双基地散射特性研究的最新成果,为后续研究提供一定的借鉴。

复杂目标双站光散射的有效算法

研究了目标双站光散射分布的数值计算 ,提出了积分步长自适应算法。应用此方法对某表面有涂层材料的空中目标进行了理论计算 ,并给出了在脉冲和连续波照射时目标双站激光散射分布的结果对比。通过和固定步长算法比较 ,在保证计算精度的前提下 ,该方法可将计算速度提高 5倍以上。