Angular glint calculation and analysis of radar targets via adaptive cross approximation algorithm

Angular glint is a significant electromagnetic （EM） scattering signature of extended radar targets. Based on the adaptive cross approximation （ACA） algorithm accelerated method of moments （MoM） and the plane incident wave assumption, the narrowband, wideband and newly developed high-resolution range profile （HRRP） based angular glint calculation formulations are derived and applied to arbitrarily shaped three-dimensional （3D） perfectly electrical y conducting （PEC） objects. In addition, the near-field angular glint is emphasized, which is of great importance for radarseeker applications. Furthermore, with the HRRP based angular glint, an approach to rigorously determine range resolution cel s which own relatively smal er angular glint is provided. Numerical results are presented with new findings to demonstrate the usefulness of the developed formulations.

基于微多普勒角点特征与Non-Local机制的穿墙雷达人体步态异常终止行为辨识技术

穿墙雷达能够穿透建筑物墙体,实现室内人体目标探测。利用深度学习提取不同肢节点的微多普勒特征,可以有效辨识障碍物后的人体行为。但是,当生成训练、验证集与生成测试集的受试者不同时,基于深度学习的行为识别方法测试准确率相对验证准确率往往较低,泛化能力较差。因此,该文提出一种基于微多普勒角点特征与Non-Local机制的穿墙雷达人体步态异常终止行为辨识技术。该方法利用Harris与Moravec检测器提取雷达图像上的角点特征,建立角点特征数据集;利用多链路并行卷积和Non-Local机制构建全局上下文信息提取网络,学习图像像素的全局分布特征;将全局上下文信息提取网络重复堆叠4次得到角点语义特征图,经多层感知机输出行为预测概率。仿真和实测结果表明,所提方法可以有效识别室内人体步行过程中存在的坐卧、跌倒等突发步态异常终止行为,在提升识别准确率、鲁棒性的前提下,有效控制泛化精度误差不超过6.4%。

基于S波段双偏振雷达的成都初春冰雹特征分析

为更好地开展成都冰雹天气的监测预报预警工作,利用成都S波段双偏振雷达探测资料,结合区域自动气象站以及常规观测资料,对成都初春冰雹的双偏振参量特征进行研究,重点分析冰雹云的精细结构,并与同年初春发生的短时强降水进行对比分析。结果表明:在高低空急流耦合形成强上升运动的动力条件下,高层冷平流结合地面冷空气共同触发了成都“3·16”冰雹天气。发展成熟的冰雹云,其中心反射率因子(ZH)超过70 dBZ且存在明显的悬垂强回波,差分反射率(ZDR)和相关系数(Correlation Coefficient,CC)分别集中在-2~1 dB和0.8~0.95,并伴有差分相移率(KDP)空洞和云体前侧的CC谷结构,同时在强上升气流附近存在典型的ZDR柱。伴随上升运动减弱,冰雹云前侧出现随距离递减的ZDR大值区,相反CC则呈现递增趋势。相较冰雹云,强降水对流云的ZH较小,而ZDR、CC明显偏大,且其前侧未出现悬垂强回波及明显的ZDR柱。

阿坝州2023年一次弱降水雷暴大风天气过程分析

本文利用阿坝州国家站和区域站常规观测资料、新一代天气雷达资料以及ERA5逐6 h再分析资料,针对2023年4月27日下午阿坝州一次大范围弱降水雷暴大风天气过程,分析其环流演变、环境条件和雷达特征。结果表明:此次过程强度强、范围广、降水弱,明显的天气尺度系统触发、有效的能量积累和有利的环境条件共同造成了此次大范围雷暴大风天气,湿度条件较差是降水弱的主要原因;此次大范围雷暴大风由带状对流两次发展成弓形回波东移南压造成,红原大风存在低仰角大风速区、反射率因子质心快速下降、风暴后侧入流强且深厚、深厚的中层径向辐合等明显特征,马尔康大风存在回波悬垂和低层弱回波区、弱中气旋、较为深厚的中层径向辐合等明显特征;雷达风暴追踪产品可用性较好,UAM产品可用性不高。

复杂背景下大尺寸目标激光散射回波能量的计算

由于实际环境的复杂性,理论计算大尺寸复杂目标粗糙表面的激光散射回波能量影响一直十分困难。将随机介质离散粒子光散射理论和粗糙面光散射理论结合起来,利用计算机图形学精确建立复杂目标的几何模型,依据复杂目标粗糙表面特征,并考虑沙尘、雾等环境特性对激光传输的影响,计算了大尺寸复杂目标粗糙表面激光散射在复杂环境下回波能量随不同观测角度和能见度的变化情况。计算结果可用于目标特征提取、识别和分类,满足工程精度需求。

2003年7月8日安徽系列龙卷的新一代天气雷达分析

利用合肥新一代天气雷达资料对 2 0 0 3年 7月 8日夜间发生在安徽庐江和无为县的龙卷过程进行了简要的分析。 7月 8日夜间至 9日凌晨 ,与一条自西向东移动的、被包裹在大片层状雨区中的带状对流 (飑线 )相联系 ,先后有 4个径向速度场上明显的小尺度涡旋特征出现在飑线的前沿。其中一个小尺度涡旋特征持续了大约 2小时 30分 ,先后在庐江和无为县产生了龙卷。特别是在无为产生的龙卷 ,造成了严重的生命和财产损失 ,其级别为F2～F3,属于较强龙卷。分析表明 ,此次龙卷为非超级单体龙卷 ,在反射率因子图上几乎没有任何特征 ,而在径向速度图上呈现为明显的小尺度涡旋特征 。

雷达信号处理技术在太赫兹成像中的应用

太赫兹成像采用的成像算法多来自于其他频段已经成熟的成像算法,而针对太赫兹波特性的成像算法还不多见,因此在太赫兹频段形成了成像机理及算法研究的空白。按照经典电磁理论、光学原理对太赫兹成像进行分类,指出了雷达成像与太赫兹成像之间的关系。并通过研究太赫兹雷达目标散射特征,分析了不同太赫兹源的衍射极限成像分辨力。最后,从信号处理的角度介绍了太赫兹雷达信号处理及成像算法的研究现状。

利用时序合成孔径雷达数据监测水稻叶面积指数

为了确定全极化雷达数据监测水稻叶面积指数动态变化的精度,该文对水稻叶面积指数与后向散射系数进行了各生长阶段建模比较。采用广东雷州地区多时相多入射角精细全极化Radarsat-2数据,结合水稻全生育期地面样方实测数据,首先分析多入射角归一化后四极化(vertical-horizontal polarization,VH;vertical-vertical polarization,VV;horizontal-horizontal polarization,HH;horizontal-vertical polarization,HV)、比值极化HH/VV后向散射系数与水稻叶面积指数(leaf area index,LAI)随时间变化特征以及在营养生长阶段、生殖生长阶段和全生育期的相关关系,提取相关系数高于0.8的极化与生长阶段进行水云模型建模,最终生成多期水稻LAI反演分布图,并验证该数据反演水稻各生长阶段LAI的精度,探索SAR数据追踪区域尺度水稻长势的可行性。结果表明,在地形较为平坦的水稻集中连片种植区,VV、HH/VV后向散射系数与LAI在营养生长期、全生育期极显著相关(P<0.01),相关系数均高于0.83。营养生长阶段VV、HH/VV水云模型拟合决定系数分别为0.77、0.87,全生育期VV、HH/VV水云模型拟合决定系数分别为0.73、0.8,营养生长阶段模型优于全生育期模型。精细四极化SAR数据监测区域尺度水稻LAI动态变化具有应用潜力,优选的极化模型为进一步的水稻长势监测提供依据。

基于ESPRIT的中段弹道目标特征提取方法

提出了一种新的弹道目标特征提取方法:对宽带雷达回波进行STRETCH处理后用ESPRIT方法估计其中频点,然后采用Gerschgorin半径方法进行散射源数目估计,去除虚假频率,获得目标散射点的数目、位置、散射中心强度等特征参数。与基于FFT算法的特征提取方法相比,这种方法具有更强的抑制杂波能力和更高的分辨率。仿真结果表明了该方法的有效性。

ATR毫米波雷达目标特征信号自动测量系统

介绍了ＡＴＲ毫米波雷达目标特征信号自动测量系统，该系统为宽带高分辨全极化雷达系统，提供了三种测量方式和两种正交极化对．介绍了测量系统的管理和控制软件，并对测量系统的性能作了评估，还给出了部分测量结果．

东北冷涡背景下一次龙卷过程的观测分析

2012年6月12日在吉林省白城市洮北区发生一次龙卷过程(简称"612"龙卷),对此次龙卷过程天气形势和雷达资料分析结果表明:龙卷发生在高空冷涡的东南象限、中高空急流北侧、低空急流左侧的对流不稳定区域及地面较暖湿的环境中,大气对流参数计算结果显示龙卷过程低层(0~1 km)的垂直风切变较强(为6.0×10^(-3)s^(-1)),抬升凝结高度较低(低于1 km),且龙卷发生前对流有效位能较大。同时,龙卷过程超过50 dBZ的强核高度均在4 km以下,为低质心的对流系统,龙卷产生于一条带状回波与一近似团状回波合并加强后的强回波带中,并逐渐演变成"S"型,伴有"V"型缺口,中心最强值达61 dBZ。根据多普勒天气雷达导出产品并结合径向速度图反映出"612"龙卷是发生在以龙卷涡旋特征为主的尺度较小且垂直涡度较大(约为3.65×10^(-2)~3.83×10^(-2)s^(-1))的强对流风暴中,持续时间较短。

多普勒速度图上的暴雨判据研究

文章研究了多普勒天气雷达速度图上的暴雨判据（即“逆风区”概念）的空间结构。并对１９８９～１９９２年ＣＡＭＳ多普勒天气雷达观测到的“逆风区”进行了统计分析。还利用１９９３年实际观测资料对它的预报准确率和概括率进行了检验，其预报准确率为７５％，概括率为８６％。

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。

地表穿透合成孔径雷达浅地表金属地雷二维电磁特征研究

利用机载或车载地表穿透合成孔径雷达(GPSAR)可以实现地雷和雷场的远距离大区域快速探测,是探雷的发展趋势.为了降低地雷检测中的虚警,需要基于地雷和杂波电磁特征设计有效的检测器.本文提出了GPSAR浅地表金属地雷二维电磁特征计算方法,理论计算结果与Rail-GPSAR实测数据基本吻合.电磁建模结果表明,浅地表金属地雷图像具有双峰特征,它将有效的提高地雷检测性能.

超宽带雷达目标回波建模

根据复杂目标在超宽带信号照射下的电磁散射特性 ,建立起超宽带雷达目标合理的冲击响应模型 ,并分别针对线性调频、冲击、二相编码无载波等三种典型超宽带雷达信号 ,确定了给定目标的回波特征 ,对回波相关处理的结果表明 ,其输出能反映出目标特征 ,有利于雷达目标的识别。

时变海面舰船目标动态雷达特征信号模型

提出了一种时变海面舰船目标动态雷达特征信号的仿真方法。建立了海面舰船目标雷达回波多径效应模型、二维动态粗糙海面的时变复反射系数模型和动态海面舰船运动的水动力模型,并同目标电磁散射计算的高频方法相结合,形成了时变海面舰船目标动态雷达特征信号仿真模型。利用海面浮球的测量数据对模型进行了验证,并对典型舰船目标的动态雷达特征信号进行了仿真和分析。

空间探测激光距离多普勒雷达系统原理设计

以激光距离多普勒成像雷达系统(LRDIR)能够提取空间目标激光散射信号特征,判断空间目标在轨运行姿态为应用背景,给出了激光距离多普勒成像激光雷达系统设计的一般原理,并指出系统重要组成部件,在信号检测过程中所起的作用。结合相关实际测量材料的试验数据和器件性能参数,分析系统性能和各种干扰噪声,并计算系统在探测单元和探测阵列两种情况下,信噪比随探测距离和接收器口径的变化规律,为具体工程应用提供可靠的依据。

一次苏皖龙卷的多普勒雷达分析及其成因探讨

基于多普勒天气雷达、NCEP再分析资料等资料，分析了基本反射率因子等雷达产品。从天气形势、热力动力条件、急流耦合等方面研究了本次龙卷的成因。结果表明：①最强回波强度达到55～60dBz，而龙卷发生期间降水不大。基本速度图上出现正负速度对，表现出非常典型的龙卷特征；②龙卷涡旋特征（TVS）较为明显，其出现时间与实际龙卷时间大致相同。而且TVS所反映的龙卷路径与实际路径的方向、长度基本相当；③龙卷发生在梅雨的天气形势下，是由高空前倾槽所引发的。不稳定指标说明龙卷发生前大气处在很不稳定的状态；④在龙卷发生前后，温度平流等值线为鞍形场结构；⑤龙卷发生前低层暖平流明显。200hPa以上层为冷平流；伴随着最大反射率因子的升高、中气旋质心高度的猛烈抬升和中气旋底高的增加；存在高低空急流的耦合现象。

基于高阶矩函数的宽带雷达微动特征提取

雷达目标部件的旋转运动引起的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径,近年来获得了广泛研究。该文以含旋转部件目标为例,提出一种基于高阶矩函数的宽带雷达微动特征快速提取方法。首先对经参考信号共轭相乘后的旋转散射点回波信号进行了分析,并得到了其关于不同快时间及慢时间的高阶矩函数,然后,通过检测该函数虚部傅里叶变换累积结果的峰值位置,实现了目标部件微动特征的快速提取。仿真实验验证了该方法的有效性。

基于广义S变换的多人微多普勒特征分析

微多普勒特征是运动目标的独特特征,可为目标分类识别提供依据。人体行走是典型的非刚体运动,其雷达回波中包含多个频率分量,且分量之间频率重叠严重,因此对其进行微多普勒特征分析难度较大。首先构建人体行走模型及其雷达回波模型,然后以广义S变换为分析工具,对人体主要部位、单人行走和两人行走进行微多普勒特征分析,提出应该以脚部、小腿和躯干部的微多普勒特征作为人体行走识别的主要特征,为后续深入研究人体微多普勒特征奠定了基础。