以全球导航卫星系统为辐射源的前向散射雷达发展综述

前向散射雷达(FSR)可获得高水平雷达截面积(RCS)的特性使其在反隐身中占据重要地位。利用全球导航卫星系统(GNSS)作为辐射源,具有全天时全天候全地域覆盖的优势,通过部署多个接收节点可构建地面/海上/空中目标监视网络。该文针对基于GNSS的FSR发展现状,从目标检测、目标参数估计、阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像及目标分类识别等方面对关键技术和现存问题进行概述,并从组网探测、多目标定位、布站优化和极化信息获取等方面对基于GNSS的FSR发展趋势提出展望。

双基地雷达探测范围的三维可视化研究

利用插值方法计算双基地雷达散射截面积,由此建立压制干扰条件下的双基地雷达探测范围方程。将导数取零作为曲线取极值的必要条件,推导出双基地雷达警戒区域边界解析表达式。在估算警戒区域面积的基础上,提出双基地雷达盲区的构造算法,并给出网格点上双基地雷达探测高度最大值与最小值的计算方法。利用OpenGL绘制双基地雷达三维探测范围。实验结果表明,该方法能在微机上实时地显示压制干扰条件下双基地雷达三维探测范围的动态变化。

沿岸建筑物对VTS雷达的遮蔽影响

为研究沿岸建筑物对雷达的遮蔽影响程度,根据建筑物的结构形式特点及其与雷达的相对高度建立遮蔽区域的表达模型;建立坐标系,根据几何关系计算得到遮蔽区范围和高度;基于雷达电磁波绕射理论,计算出遮蔽区的目标发现高度。以太子湾邮船母港建筑物对蛇口雷达的影响为例,运用数值计算模型对遮蔽区域的面积和高度进行计算及可视化,并用实船试验和实船观测加以验证。研究结果不仅可用于分析建筑物对现有VTS(Vessel Traffic Service,VTS)雷达站的影响,还可为拟建VTS雷达站选址提供参考。

海上风电场对航海雷达探测性能影响研究

海上风电场的建设会对船上雷达和岸基雷达的观测造成影响,由此对通航安全构成一定威胁,对此进行研究具有重要意义.利用雷达性能参数和雷达绕射理论对回波特性进行理论分析,研究风电项目对航海雷达影响程度.研究结果表明,当雷达与风机距离在200 m以上时,阴影区对雷达观测的影响很小,但是雷达观测和跟踪风电场内部和周围的物标存在较大困难.

双基地前向散射雷达探测与成像

前向散射雷达(Forward Scatter Radar,FSR)作为一种特殊的双基地雷达,可以利用目标在穿越收发机之间基线的运动而形成的前向散射信号进行探测、成像与识别。由于前向散射效应对提高目标雷达截面积具有重要意义,因此,前向散射雷达在反隐身探测方面具有显著的优势。文章首先综述了前向散射雷达截面积、前向散射雷达目标探测及阴影逆合成孔径雷达(Shadow Inverse Synthetic Aperture Radar,SISAR)成像的国内外研究现状,重点分析了前向散射杂波的统计特性、高精度参数估计与多目标分辨等关键难题;在此基础上详细介绍了前向散射雷达探测和SISAR成像研究的最新理论和实验进展,首次给出了基于北斗导航卫星的民航客机前向散射探测实验结果;最后,对前向散射雷达探测和成像的研究前景和发展趋势进行了展望,为隐身目标的探测与识别研究提供一种新的技术手段。

星载干涉SAR阴影及叠掩区域相位重构方法

针对星载干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)定位过程中的问题,分析了星载InSAR阴影区域干涉相位图的相位特点,结论为在距离向上阴影区域两个临界端点处的相位差很小。在该结论的基础上给出了阴影区域的相位重构方法,该方法有效解决了阴影区域相位在解缠时不能传递正确的缠绕周期。建立了InSAR叠掩区域相位模型,推导了叠掩区域的相位特性,并针对该特性给出了叠掩区域的相位重构方法。仿真结果表明了阴影和叠掩区域相位重构方法的有效性和实用性。

机载视频合成孔径雷达成像技术研究

机载视频合成孔径雷达(ViSAR)工作在太赫兹波段,具有5 Hz以上的无孔径交叠成像帧率。其采用一发四收系统架构,具备合成孔径雷达(SAR)成像、地面动目标检测(GMTI)和干涉合成孔径雷达(InSAR)测高等功能,兼具光学传感器成像速度快以及微波雷达环境与气候适应性好等优势。论文介绍了机载视频合成孔径雷达研究进展,实验表明,其成像分辨率优于0.2 m,合成孔径时间可缩短至0.2 s。利用阴影信息可以对运动目标(如卡车等)进行检测,结合传统的GMTI与InSAR技术,实现对复杂运动目标的成像、跟踪和定位。

一种基于GPU的雷达探测区域快速可视化方法

雷达作用范围和遮蔽盲区的快速计算和三维可视化是复杂电磁环境研究的重要内容。基于抛物方程建立了雷达探测范围的数学模型,对于三维地形遮蔽雷达作用范围形成的盲区,采用碰撞检测方法进行估算,并利用图形硬件(GPU)的加速功能实现了盲区估算的快速算法。实践证明,快速计算雷达的地形遮蔽盲区可以为用户决策提供支持,具有重要的工程应用价值。

干涉SAR阴影提取及相位补偿方法

针对阴影对干涉合成孔径雷达处理的不利影响,提出一种阴影提取方法和阴影区域相位补偿方法。用伪相关系数来锐化高相关区域和低相关区域边界,消除了地形变化对相关系数的影响,能较好地检测出阴影区域的边界。同时提出利用线性相位模型来补偿阴影区域的干涉相位,相位补偿后能够消除无效数据对相位展开过程的影响,从而提高生成的相位展开图精度。实测数据的处理结果表明,该方法能明显提高相位展开的可靠性。

一种基于相位补偿的前向散射阴影逆合成孔径雷达快速成像方法

传统的基于菲涅尔数值积分的前向散射阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像计算复杂且运算量较大。为提高运算速度,该文对SISAR快速成像方法进行了研究。首先提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)的SISAR快速成像方法,并给出了FFT引入相位误差的补偿公式;随后通过对运动补偿后信号频谱进行分析给出了SISAR成像的采样准则,其指出成像所需的信号采样率可以远小于奈奎斯特采样率。仿真结果表明,利用FFT和低采样率的快速成像方法可以在精确成像的基础上大大降低运算量,具有实际工程意义。

基于天基发射源的SISAR全息信号表示及其成像方法

针对地基双基地前向散射栅栏雷达只能探测低空飞行器且侧影轮廓像不能直接表现目标侧影等问题,提出利用天基发射源组成天基阴影逆合成孔径雷达(shadow inverse synthetic aperture radar,SISAR),分析了天基SISAR在探测高度、探测效果及成像上的优势。在地基SISAR侧影成像原理的基础上,重新定义了坐标系统,推导了天基SISAR下目标全息信号的公式。分析其成像原理,提出在小衍射角条件下,目标顶部轮廓与目标全息信号之间实际上是经过幅度压缩后的傅里叶变换关系。仿真实验证明了目标顶部轮廓与目标全息信号关系的正确性。

航海雷达图像阴影提取波高算法的改进研究

应用几何阴影法从航海雷达图像中反演有效波高时,阴影分割的准确性直接影响估测波高的精度。针对这一问题,对Rune G提出的阴影算法(为便于表述,简称为Rune算法)进行了改进,基于差分边缘检测的思想提出了一种准确划分图像阴影的自适应方法,方法同时继承了Rune算法的优点,估计有效波高时无需外部提供参考。通过与Rune方法比较,所提出的方法分割的局部阴影更为合理。利用福建平潭试验基地获得的图像数据对该算法进行了验证,结果表明改进后的估测法获得的波高的精度有所提高。

自然地面场景的机载PD雷达地杂波仿真

在模拟地杂波时,直接从数字高程图(DEM)数据出发,对各小面单元进行遮挡判断,并利用PD雷达的回波信号模型,计算出各DEM单元对雷达回波的贡献,从而得到总的雷达地杂波。仿真结果表明,该方法仿真的雷达地杂波能够很好地反映出特定地面的起伏特性,从而证明该方法是有效的和实用的。

航海雷达电磁波绕射仿真模型及其应用

模拟电磁波绕射并应用于航海雷达模拟器 ,突破了雷达模拟技术中多年一成不变的几何关系运算。实践证明 ,这种模拟方法能够大幅度提高航海雷达仿真质量。

蒸发波导环境下雷达电磁盲区的分布特征

蒸发波导是近海面大气环境中出现概率最高的一种大气波导,利用蒸发波导可以实现雷达超视距探测.然而,由于蒸发波导的存在,雷达的电磁盲区也会发生不同的变化,从而对岸基、舰船雷达的探测性能产生极大的影响.基于射线追踪技术,构建了电磁波传播路径的微分计算方法,并对蒸发波导环境中的岸基、舰船雷达电磁盲区随雷达天线高度变化特征进行了仿真与分析,得到了电磁盲区的分布特征,总结了电磁盲区的变化规律,从而为岸基、舰船雷达在蒸发波导环境中的探测性能评估奠定必要的基础.

视频SAR成像与动目标阴影检测技术

视频合成孔径雷达(SAR)技术将观测场景的动态信息以视频方式呈现出来,其高帧率成像特性有利于实现对地面机动目标的实时探测。视频SAR信号处理关键技术主要包括高帧率成像处理算法和运动目标检测技术等。该文对视频SAR成像处理进行了探讨,给出了两种典型视频SAR成像处理仿真数据结果,详细分析了视频SAR阴影形成机理和对动目标检测性能的影响,并将基于机器学习的视频SAR阴影目标检测技术与经典处理方法在实际数据上进行了验证对比。

基于改进的深度学习网络的SAR图像瞬时海岸线自动提取算法

针对目前合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在对大尺度瞬时海岸线提取方面的图像解译过程中,仍然存在精度低与自动化水平差的问题,提出一种基于深度学习网络的瞬时海岸线自动提取算法。首先,将SAR图像进行Lee滤波增强来抑制相干斑。其次,通过升级残差网络为主干网络,分4级提取海水目标的特征。然后,将4级特征经过全局卷积网络、密集连接网络和解码器网络配合,充分提取目标的本质特征,并通过上采样产生海水分割结果。最后,利用Sobel算子分离出海岸线并和原SAR图像融合以便清晰查看结果。通过与全卷积网络与细化网络的海岸线提取实验结果进行对比,证明所提算法对海岸线的提取更加准确,能够减少虚警和漏警,具有更好的性能。

简单形体目标电磁遮挡算法研究

为了自动地解决复杂目标高频电磁散射场计算时各部件之间的相互电磁遮挡问题，本文利用极大极小检验、Ｒｏｂｅｒｔｓ算法、包合性检验等计算机消影算法，经过合理的工程处理，快速而准确地寻找简单形体目标各板块之间的相互遮挡关系，然后根据分析结果计算目标的ＲＣＳ。文中以并排放置的锥锥组合体为例，在进行了电磁遮挡关系处理后，计算了其ＲＣＳ，经与单一锥、柱ＲＣＳ计算结果的比较，证明本文的电磁遮挡算法计算机时短，对简单形体目标的电磁遮挡处理行之有效．

一种VideoSAR动目标阴影检测方法

在高帧率的视频合成孔径雷达(VideoSAR)成像模式获得的图像序列中,多普勒频移使运动目标在实际位置留下阴影,且相邻帧图像具有很强相关性。该文针对上述现象提出一种VideoSAR图像中动目标阴影检测的方法。首先,对每帧图像通过结合尺度不变特征变换(SIFT)和随机抽样一致性(RANSAC)算法实现配准并进行背景补偿,再采用CattePM模型抑制相干斑噪声。然后通过Tsallis灰度熵的最大化阈值分割方法自动分离目标和背景,获得二值图像。最后,对相邻多帧图像背景建模并差分,再结合三帧间差分法提取动目标阴影,结果标记至原帧图像相应位置。基于美国Sandia实验室公布的VideoSAR成像片段,实现了多个移动车辆的检测,验证了所提算法的有效性。

基于阴影检测的单幅高分辨SAR图像动目标检测方法

本文根据合成孔径雷达(SAR)运动目标的成像特点,提出了一种基于单幅高分辨率SAR图像的动目标检测方法。运动目标所成SAR图像是散焦的,同时偏离其真实位置,并在其真实位置处留下与目标大小近似的"阴影"区域。通过该阴影区域来实现运动目标的检测,没有盲速的限制,这种独立于回波的检测方法,使检测过程简单化。再结合道路辅助信息,可以完成运动目标的检测,精确定位以及参数的估计。