航天返回舱雷达探测技术研究

雷达在探测航天返回舱黑障区时,因受到等离子体鞘套干扰,长期存在跟踪不稳定甚至丢失等问题。本文从等离子体鞘套与电磁波相互作用机理出发,提出了航天返回舱黑障区电磁特性仿真方法和再入场景回波仿真方法;结合仿真与实测数据研究获取黑障区目标回波特征,提出了基于鞘套快时变特性的目标检测方法;设计了返回舱黑障区认知探测流程,将其应用于多频段雷达装备成功完成了多次返回舱探测任务,保障了黑障区稳定跟踪,基本解决了航天返回舱黑障区雷达探测问题。

2022年雷达技术发展综述

2022年雷达技术持续取得进展。文中首先介绍2022年国外雷达技术领域重大事件,总结国外雷达技术总体发展态势;然后,从电磁空间一体化、分布式协同化、自主式无人化、智能化等方面展望雷达技术发展趋势;随后,重点针对雷达运用,提出加强雷达适应新平台、探测新目标、提升博弈对抗等方面的发展启示;最后,提出发展对策。

基于光子合成的快上升沿复杂激励信号产生技术

针对固态高功率微波系统对快上升沿窄脉冲的需求,对脉冲上升沿的影响因素进行了原理分析,提出了基于光子合成的快上升沿脉冲信号产生方法,并利用微波光子链路带宽大和带内一致性好的优势,研制了基于光子合成的纳秒量级上升沿脉冲信号产生样机,并对该样机进行了性能指标和波形产生测试试验。实验结果表明,所研制样机产生的脉冲上升沿达到纳秒量级,可生成非线性调频、相移键控(phase shift keying,PSK)和频移键控(frequency shift keying,FSK)等复合调制波形,可为固态体制高功率微波系统的多功能实现提供技术支撑。

微波光子信号同步及其在分布式相参雷达中的应用

分布式相参雷达技术通过多节点高性能信号同步实现跨平台的信号级相参融合,可大幅提升雷达探测、跟踪和抗干扰等能力,是雷达领域的重要发展方向之一。随着雷达频率范围的拓展、瞬时带宽的增大和搭载平台的多样化,分布式相参雷达技术对节点间信号的时间、空间、频率、相位同步性能提出了越来越高的要求,这使得传统电学信号同步技术面临巨大挑战。文中介绍了分布式相参雷达对信号时、空、频、相同步的性能要求和国内外相关技术的研究进展,重点总结了微波光子同步技术的基本原理和代表性成果;构建了微波光子分布式相参探测原理验证系统,验证了微波光子分布式相参的可行性,为推动分布式相参雷达的前沿发展与工程化应用提供了关键技术支撑。

里德堡原子雷达接收灵敏度极限

里德堡原子在微波场的存在下呈现出电磁诱导透明效应,因而可用于微弱电场的探测。近年来,基于里德堡原子微波探测技术的新型雷达接收机架构引起了业内广泛关注。文中分析了里德堡原子雷达接收机的外部和内部噪声源,探究了里德堡原子接收机的灵敏度,指出在雷达侦收场景下,当前可制备的里德堡原子接收机灵敏度不及传统电子技术接收机,并针对里德堡原子雷达接收机的实用化提出了技术改进方案。

基于帧间多维特征的深度学习雷达目标检测技术

非均匀非平稳非高斯强杂波常导致基于能量的传统阈值检测方法目标检测率低或产生大量虚警,影响目标录取性能。一些工作探索了采用时频特征图基于机器学习的目标检测方法,但对于驻留时间短的雷达搜索应用,难以获得高分辨率时频特征,导致基于时频特征图的机器学习方法性能下降甚至失效。因此,提出了一种新的基于目标帧间多维特征的目标检测方法及相应的神经网络模型RDF-ResNet。通过在解模糊过程中提取疑似目标帧间多维特征并输入到RDF-ResNet中,实现在特征空间上对虚警的抑制,结合低阈值检测,实现检测率的有效提升。实测实验数据表明:文中所提方法可实现较传统阈值检测方法约41%的检测率提升和约48%的虚警率降低,能有效提升雷达目标检测能力,并为雷达回波特征空间的有效构建和机器学习雷达目标检测提供了新思路。

U-net分割网络雷达弱小目标检测方法

常规雷达检测方法难以满足当前弱小目标检测需求,而检测前跟踪(TBD)方法在雷达弱小目标检测中存在计算复杂度高、复杂场景性能严重退化的问题.为此,本文提出了一种U-net分割网络的雷达弱小目标检测方法.首先,利用过低门限的多圈检测点形成待分割的图片;然后,利用U-net网络对实体目标进行分割,实现对弱小目标的有效探测.雷达实测数据测试结果表明,本文提出的方法能够大幅提升雷达对远距离小目标的跟踪距离,有效抑制虚假短航迹,为解决雷达弱小目标检测提供了新的解决思路.

带通采样时间交织ADC的一种时间失配校正算法

令多个模拟-数字转换器(ADC)通过时间交织的方式进行轮流采样是成倍提升ADC系统采样率的重要途径。然而,多个采样通道间存在的误差和失配将在采样结果中引入杂散。文中针对通道间的时间失配,提出一种适用于射频带通直采的ADC校正算法。该方法利用频域上信号分量和杂散分量间由时间失配量决定的定量关系导出校正参数,进而实现对插零后各通道采样结果的修正。仿真结果表明:文中提出的算法可在准确测量的基础上对大范围内的时间失配实现较为理想的校正,且能够适应包括低通采样、带通采样和偶数、奇数通道数等在内的多种场景。

量子雷达检测方程及其应用

量子雷达是一种利用量子资源提升探测性能的新体制雷达,它是经典雷达的升级改进,在信号的调制、传输、接收和检测的原理上都与传统雷达有较大区别。文中从量子物理理论出发,提出了量子雷达的信号回波和背景噪声的一般公式,研究了量子雷达信号检测的一般方法与极限性能,在此基础上提出了量子雷达的一般性方程,并结合在单光子检测雷达这一具体问题上的应用,对量子雷达方程进行了阐释,定量分析了量子雷达相比于经典雷达在探测威力上得到的提升。文章最后对量子雷达方程与探测机理进行了总结。

雷达天空背景噪声分析

雷达探测是信号与噪声的对抗过程,探测系统的性能集中体现在信噪比(SNR)的大小上。探测系统中噪声的大小直接决定了雷达系统的探测灵敏度,进而影响雷达的探测威力,其中,天空背景噪声是雷达噪声的一级输入,其大小对系统总噪声会产生极大的影响。在前人的研究基础上,文中从天空背景噪声产生的原理出发,通过第一性原理计算,分析在不同大气条件下天空背景噪声的大小及其影响因素,进一步结合雷达的天线方向图,计算不同副瓣大小的雷达天线接收的天空背景噪声,为雷达天线的设计和雷达威力的估算分析提供参考。

基于阵列单光子接收的全天时远程探测激光雷达

传统激光雷达的威力取决于功率孔径积,但随着系统规模的增大,在成本和系统复杂度方面急剧上升,雷达的探测威力遭遇瓶颈.单光子探测技术通过降低接收端的最小可检测能量(逼近标准量子极限),提升激光雷达的灵敏度,从而在功率孔径积一定的条件下增大威力,突破传统雷达的技术瓶颈,大幅提升激光雷达的探测能力,为激光雷达在空天目标参数测量、气象环境监测、地形测绘等领域的大规模应用奠定基础.

毫米波光载射频传输性能分析与优化设计

毫米波具有带宽大、波束窄等优点,在雷达、成像等领域具有重要的应用。光载射频传输是解决毫米波信号远距离传输问题的重要途径,其性能参数对传输质量有决定性影响。文中对电光变换和光载射频传输整体链路进行数学建模,给出了链路增益、1 dB压缩点、噪底、噪声系数、动态范围等性能指标计算公式,并给出了光载射频传输链路工程设计的参数优化和级联链路优化方法。经上述优化过程,可使设计的光载射频链路达到最优性能。

低慢小无人机威胁下的野战防空系统发展研究

针对低慢小无人机对野战防空的威胁,分析了传统防空系统应对低慢小无人机的短板和不足。总结了国外针对低慢小无人机的野战防空系统发展重点,包括强化预警探测系统发现跟踪识别能力、大力开发高能激光高功率微波等新型拦截系统,以及开发一体化指控系统提升野战防空协同作战能力。提出野战防空系统应重点加强低慢小无人机探跟识协同联动探测能力,降低防御成本赢得消耗战,并将低慢小无人机防御纳入防空反导一体化框架等发展建议,为应对低慢小无人机防御策略研究和野战防空系统建设提供参考。