高速机动平台SAR成像PRF设计方法

在高速机动平台合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像系统中,现有脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)设计方法基于方位向信号带宽计算出的下限值过高,且忽视了雷达的工作占空比因素。针对上述问题,首先推导了一组避开发射脉冲干扰、平台正下方回波干扰以及距离向模糊等因素的关联PRF和雷达工作占空比的约束方程,然后提出了一种距离向分段SAR成像处理情况下的PRF下限值设计方法。仿真结果表明,在机动平台高速运动大前斜视聚束SAR成像时所提方法能够得到较小的PRF下限值,有效扩展了PRF可选择的范围,可以更好地满足实际工程应用。

载频-重频联合捷变雷达目标参数估计方法

针对载频重频联合捷变体制雷达目标参数估计问题,提出了一种新的基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法的载频重频联合捷变雷达目标参数估计方法。通过信号模型的空时等效,将时域信号的处理等效成空域阵列信号的处理,并将超分辨阵列信号处理方法应用到目标的参数估计中,从而把目标距离和速度的估计等效成阵列中二维参数的估计,解决了由于载频重频联合捷变所带来的目标参数估计难题。仿真实验表明,所提方法能有效实现对目标距离和速度的超分辨估计。

基于多帧超分辨率的方位向多通道星载SAR非均匀采样信号重建方法

方位向多通道技术是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)同时实现高分辨率宽测绘带成像的有效手段,对于方位向多通道星载SAR系统,当脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)不满足均匀采样条件时方位向信号被非均匀采样,成像前需进行均匀化重建。该文创新性地提出以数字图像处理(Digital Image Processing,DIP)领域多帧超分辨率的思路解决方位向多通道星载SAR非均匀采样信号重建问题,并总结给出了多帧超分辨处理的一般方法。仿真与实测数据实验验证了方法的有效性,且在复杂度性能上具有一定优势。该文第1次建立了方位向多通道星载SAR非均匀采样信号重建与多帧超分辨率问题的联系,为这一信号重建问题的解决提供一种新的思路。

民用脉冲功率源的进展与展望

民用脉冲功率技术的发展一直比较缓慢,其根本原因是脉冲功率源有待于进一步多样化、小型化、重频化、长寿命和高性价比。电容器储能和开关技术是制约民用脉冲功率源发展的瓶颈。为此,简介了民用脉冲功率源在多样化、开关固态化、电容器储能和功率高密度化等方面的发展现状以及对它今后发展的思考。只有依靠多学科的大协作和政府的大投入,民用脉冲功率源才有望在不久的将来得到较大的发展。

弹载平台聚束SAR成像脉冲重复频率设计

针对弹载平台高速、非水平非匀速直线运动和对目标区域大斜视角观测的特点,对影响脉冲重复频率(pulse repetition frequency,PRF)设计的模糊性限制、发射脉冲的遮掩、天底回波干扰等主要因素进行了详细分析,推导了平台非理想运动和视角状态下最大瞬时多普勒带宽和天底回波可忽略的速度俯仰角范围的简单表达式。提出了一种基于穷举法的聚束合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像导引头PRF设计方法,该方法在同时满足距离和方位上不模糊的情况下,发射最少个数的PRF实现对雷达波束覆盖区域无距离遮挡观测。通过仿真产生的聚束SAR成像导引头弹道,验证了分析的正确性和设计方法的有效性。

一种高脉冲重复频率雷达微弱目标检测跟踪方法

针对高脉冲重复频率(PRF)雷达对微弱目标的检测跟踪问题,该文提出一种雷达测距模糊条件下基于检测前跟踪(TBD)的微弱目标跟踪方法。该算法借用TBD的思想精髓,对于每一时刻的量测,既不进行目标有无的检测也不解距离模糊,而是将目标检测和解距离模糊统一在目标真实航迹的获取中。首先通过批处理把目标的模糊量测在所有模糊区间进行多假设扩展,从而提取量测的时空相关信息;然后基于目标真实航迹在时空上的连续性和不同PRF量测之间的相关性,通过TBD方法得到目标航迹,同时实现解距离模糊。与同类研究相比,该方法将微弱目标解距离模糊问题统一到目标航迹的检测确认过程中,避免了低信噪比(SNR)造成的航迹漏检,为实现高脉冲重复频率雷达微弱目标的检测跟踪提供了一种新的思路。最后,通过仿真验证了该算法的有效性。

基于IMM的高脉冲重复频率雷达解距离模糊方法

针对高脉冲重复频率(high pulse-repetition frequency,HPRF)雷达多假设解距离模糊方法在模糊区间发生变化时会出现解距离模糊错误的现象,提出一种基于交互式多模型(interacting multiple model,IMM)的混合滤波解距离模糊方法。通过把脉冲间隔数和脉冲间隔变化量作为目标待估计状态,对离散的脉冲间隔数、间隔变化量和连续的目标状态(径向距离和速度)进行混合滤波,从而将解距离模糊转换为混合滤波问题。仿真结果表明,在第一个驻留时间内,在两帧以上同时检测到目标和只有一帧检测到目标两种情况下,该方法均可以克服现有多假设方法的不足,随着模糊区间的变化,正确地解距离模糊。

基于概率假设密度滤波和数据关联的脉冲多普勒雷达多目标跟踪算法

为了解决杂波环境下脉冲多普勒(PD)雷达的多目标跟踪问题,提出一种距离模糊情况下基于概率假设密度滤波(PHDF)和数据关联(DA)的联合解距离模糊和多目标跟踪方法。该方法使雷达采用一组脉冲重复频率(PRF)交替变换的工作模式,并对雷达生成的模糊量测进行多假设,得到扩展量测集;然后,利用PHDF可以有效滤除杂波和避免"目标-量测"数据关联的突出优点,对扩展量测集进行滤波,得到粗略的目标状态估计;最后,对PHDF的滤波结果进行"航迹-估计值"关联,给出多目标航迹信息。仿真结果表明,该算法可以同时给出目标个数和各目标状态估计,实现杂波环境和距离模糊条件下对多目标的有效跟踪。

逆合成孔径成像激光雷达实包络成像算法

逆合成孔径激光成像雷达受激光调制技术以及回波相位信息易受大气湍流破坏的限制,采用常规的相位相干积累类方法得到目标二维高分辨图像很困难.针对这一情况,提出了一种基于逆Radon变换的实包络成像算法.利用回波距离脉冲压缩后的实包络信息,实现方位向的非相干积累,最终得到二维高分辨图像.通过该算法,成像系统可以使用非相干激光信号,在脉冲重复频率较低且存在大气湍流的情况下,也可以获得高质量的成像结果.仿真实验验证了此算法的有效性和优越性.

弹载下降段大前斜聚束SAR成像时序设计

提出了一种基于场景点遍历的多普勒带宽计算方法,该方法能得到准确的脉冲重复频率(pulse repetition frequency,PRF)下限值,解决了传统计算方法存在的发射脉冲数过多及PRF参数无法设计的问题,同时解决了雷达方位与俯仰波束宽度不一致时,PRF下限值较难准确计算的问题。构建了基于雷达系统参数和弹载高动态运动特征的PRF参数设计模型,在此基础上提出了通过减小等效斜视角和雷达平台速度的发射脉冲数最小的弹道优化方法。弹道仿真验证了本文方法能较好地满足工程应用中弹载下降段大前斜聚束SAR成像时序设计需要。

雷达脉冲编码理论方法及应用

该文提出了基于脉冲组合编码的雷达探测模式,建立了脉冲编码雷达的基本概念和理论模型。利用多脉冲组合及其时间、频率、相位参量的调制,实现脉冲信号在时间域、频率域、或者时频域结合的编码,为解决传统的脉冲及连续波雷达系统参数相互耦合约束、及其对雷达性能的限制问题,提供了基于多脉冲组合探测的新方法及理论基础。该文着重介绍了多脉冲组合探测的编码、目标信号恢复方法,以及结合研制的合成孔径雷达开展的编码方法、性能评估等实验研究。研究及实验表明,通过采用分频带脉冲编码方法,可使雷达信号采样率突破奈奎斯特采样定理限制,降低系统的实现难度,实验系统中实现了4.8 GHz采样率对5 GHz带宽信号的采样及无失真恢复,成像分辨率达到0.03×0.03 m;通过采用增加占空比的时域脉冲编码方法,实现了信噪比改善超过20 d B的大幅度提高;通过针对合成孔径雷达的成像特性进行2维编码,去除了信号模糊问题,实现了成像幅宽超过90 km等先进性能指标。理论及实验结果验证了脉冲编码方法在提高雷达核心性能方面的显著优势,为高性能雷达系统的实现建立了新的技术途径。

逆合成孔径雷达多普勒质心跟踪法性能分析

目标强散射中心的转动相位成分(RPC)是限制逆合成孔径雷达多普勒质心跟踪(DCT)法自聚焦性能的主要因素.基于统一的目标散射信号模型,本文提出扰动角的概念以衡量RPC的影响,并分析了决定扰动角的若干因素.据此,本文证明了提高雷达脉冲重复频率可改善DCT法的自聚焦性能,并证明了圆移位DCT(CS-DCT)和图像均衡DCT(IE-DCT)两类改进方法的原理等效性.最后,数值实验结果验证了本文性能分析的正确性.

基于多普勒频谱特征的空中目标识别

分析了直升机和固定翼飞机两类空中目标的多普勒频谱测量能力,并在测量能力得到满足的前提下,对其目标的多普勒频谱特征进行了分析,找出了它们之间的不同之处,提出了对其目标进行分类识别的方法,通过对18种直升机和固定翼飞机的仿真数据以及现场实测数据的检验,证明该方法是有效的,并且适用于悬停直升机的探测与识别。

基于直方图和脉冲关联的抖动信号分选算法

针对传统抖动信号分选算法在当前高密度信号环境下进行分选时,存在实时性差、分选精度低的问题,提出了一种基于直方图和脉冲关联的抖动信号分选算法。该算法首先通过直方图得到PRI(脉冲重复间隔)的统计值;然后利用累积判别判断是否进行下一级累积,对于不需要再进行累积的利用联通加权策略求得该PRI值;最后通过脉冲关联算法来抽取出该抖动信号的脉冲序列。仿真结果表明,利用该方法分选脉冲丢失2%、干扰脉冲占10%的抖动脉冲序列的平均准确率在90%左右,平均漏选率低于9.8%,并且具备较好的实时性。

SAR成像系统重频抖动的影响及补偿

合成孔径雷达(SAR)系统要求时间严格同步,从而可利用脉冲间的相干性进行方位处理。推导了重频抖动造成的时间同步误差对SAR成像方位聚焦的影响以及其极限值,并给出了补偿方法。采用实际系统参数进行了仿真验证,并分析了存在重频抖动误差的实际SAR成像雷达系统,实测数据处理和补偿结果验证了理论的有效性。所提方法对实际雷达系统的设计、问题分析和SAR成像处理误差补偿有指导意义,具有较高的实用价值。

重频参差相参脉冲串频率估计算法

研究了重频参差相参脉冲串的频率估计算法。通过脉内相关积累,提高了新序列的信噪比。对新序列的相位差按参差重数抽样平均,减小了等效的相位噪声方差,利用重频参差比解相位模糊,扩大了频偏允许范围,降低了算法的信噪比门限。分析了本算法实现相参频率估计的条件,推导了相应信噪比门限的解析表达式,指出了信噪比门限与信号样本总数、参差重数、参差比之间的关系。仿真结果表明:上述结论是正确的,在满足信噪比门限条件下,频率估计的精度接近相参脉冲串频率估计的克拉美-罗限(CRLB)。

储能电容器在大电流脉冲系统中的应用

储能电容器是一种容纳大容量电荷的电子器件。脉冲工作时,储能电容器作为储能器件,可提供超大的电流能力;利用储能电容器的充放电特性,可以将电子系统中脉冲电流滤波成为较为平滑的直流电,大大降低低压大电流脉冲电子系统对电源的要求。本文给出了低压脉冲系统中储能电容器使用原则和高分三号卫星中应用实例,通过对卫星供电系统建模仿真,得出了系统最优的电容使用参数。文中的设计方法对其他电子系统设计具有一定的借鉴意义。

机动平台俯冲大斜视SAR脉冲重复频率设计

在机动平台俯冲段大斜视合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像中,传统脉冲重复频率(pulse repetition frequency,PRF)设计方法存在下限值过高导致数据录取量增加,且PRF值无法根据高度变化实时调整的缺陷。针对上述问题,首先构建机动平台俯冲大斜视SAR成像模型;然后提出一种新的基于等距离环的方位带宽计算方法,得到考虑运动及系统误差情况下的PRF下限值;最后提出分高度段动态选取PRF的新方法,根据平台位置动态调整较少次数的PRF值即可实现波束覆盖区内回波数据录取,解决了PRF值无法随高度变化实时调整的难题。

双站SAR的方位向分辨力、脉冲重复频率和测绘带宽

该文对双站合成孔径雷达(双站SAR)的方位向分辨力,脉冲重复频率以及测绘带宽进行了详 细的研究,得到了严格的数学解,并给出了计算机仿真结果。

弹载SAR脉冲重复频率设计研究

主要讨论弹载SAR脉冲重复频率的设计问题,简要介绍了弹载合成孔径雷达工作的几何关系,说明了PRF设计需要考虑的一些因素。针对弹载合成孔径雷达的特点,重点对模糊性以及避开发射脉冲干扰和弹下点回波的干扰对PRF的要求等进行了深入的分析,给出了PRF设计的方法和步骤,针对弹载SAR成像过程中高度不断变化给PRF设计带来的困难,提出了按高度变化分段调整PRF的解决方案。