全极化昆虫雷达生物参数反演方法与外场定量试验验证

全极化雷达是新一代昆虫雷达的发展方向.本文介绍了全极化雷达的昆虫体轴朝向、 体重和体长等生物参数反演方法.相对传统方法,这些方法精度更高,然而,这些方法仅经过微波暗室测量昆虫数据验证了可行性,还未经过实际全极化雷达外场测量验证.本文利用Ku波段全极化昆虫雷达,设计并开展了基于双无人机协同飞行悬吊昆虫的外场定量试验,测量...     

基于全极化的相参雷达迁飞昆虫观测

昆虫雷达是迁飞昆虫监测的重要工具。传统昆虫雷达是非相参体制,距离分辨率低,采用旋转极化方式,测量效率低。本文介绍了一种基于全极化的相参雷达系统,该系统工作在Ku频段,采用同时全极化体制,可同时测量目标HH、HV、VH、VV极化回波,采用调频步进频波形,合成信号带宽800MHz,距离分辨率高达0.2m。雷达采用单目标校准技术,利用金属球和倾斜的金属丝作为定标体进行极化校准;采用基于散射矩阵的昆虫朝向提取方法,从昆虫主特征值向量中提取朝向;采用基于相位调制的振翅频率提取方法,通过对目标振翅回波的相位进行傅里叶分析提取昆虫振翅频率。通过外场实验,验证了雷达极化校准的有效性以及测量昆虫朝向和振翅频率的能力。      

空间进动目标宽带极化相关特性研究

针对空间进动目标的宽带极化相关特性,首先给出了其定义及其物理意义;然后基于一种空间进动目标动态全极化回波仿真方法得到了典型战情下的雷达回波,接着以4类典型目标为对象分析了空间进动目标的宽带极化相关特性,并进一步分析了分时极化测量条件下空间进动目标测量的雷达脉冲重复间隔(PRI)选择问题。研究表明,对典型参数情况,分时极化测量雷达对空间进动目标进行宽带极化散射特性测量时,PRI为10ms可满足测量需要,但实际观测场景较仿真场景更为恶劣,因此需要更小的PRI。该结论对于空间进动目标探测与识别的数据率设定具有一定参考意义。     

全极化雷达极化标校技术研究

受各种非理想因素的影响,极化测量雷达难以直接测得目标准确的极化散射矩阵（polarization scattering matrix,PSM）,因此,高精度极化标定是准确获取和利用目标极化信息的基础.本文从极化标校的基本原理出发,建立了PSM测量的误差模型,分析了主要误差因素对PSM测量结果的影响,阐述了无源和有源极化标定方法并对其性能和适用场景进行比较,分析了极化标校器的参数对极化标校精度的影响.分析结果表明,目标的交叉极化分量与极化测量雷达系统的极化隔离度处在相同水平时,目标的交叉极化分量测量结果会明显偏离其真值,通过极化隔离度优于测量系统隔离度无源或有源极化定标体对系统进行标校可以减小系统极化隔离度带来的测量误差.本文工作为极化定标体的研制和全极化测量雷达的系统标校奠定了基础.     

全极化雷达幅相不一致对昆虫朝向估计的影响

昆虫雷达通过测量波束中昆虫的极化信息,估计昆虫头部朝向,进而完成对昆虫迁飞轨迹的监测.但是,全极化雷达系统中的非理想因素会影响到昆虫头部朝向的估计精度.为了研究全极化系统幅相不一致对朝向测量的影响,本文对昆虫极化散射特征和全极化系统建模,并对朝向误差进行分析,得到了朝向误差和通道间幅相不一致的关系.理论分析和仿真结果表...     

W波段数字变极化目标特性测量雷达

提出一种新型的W波段数字变极化目标特性测量雷达.该雷达由两子阵变极化天馈、两通道TR模块与数字处理单元构成, 采用空间波束合成任意极化发射、数字方式实现任意极化接收.通过目标实验结果表明, 该雷达能在多种极化体制下准确提取目标极化散射矩阵, 具备测量目标全极化RCS能力以及可用于目标极化特性分析与研究.     

基于强散射点径向积累的高分辨极化目标检测研究

研究了宽带高分辨雷达杂波环境中的目标检测问题,提出了基于强散射点径向积累的高分辨极化目标检测方法,利用宽带波形固有的径向高分辨力对目标进行一维距离成像,结合目标的极化特性,估计出回波中强散射点的数量和分布,通过对不同径向分辨单元内的强散射点进行积累,可有效地提高信杂比,实验仿真结果表明本文方法能够有效改善雷达的检测性能.     

高分辨雷达目标极化检测仿真实验与结果分析

在宽带高分辨雷达目标极化检测的理论与模型基础上,利用某隐身飞机与某战斗机实测宽带全极化散射数据以及杂波模型,进行了两种典型情况下的高分辨极化检测仿真实验,验出了实验结果,分析验证了文献[1]中的结论.     

Ku波段全极化雷达昆虫体型参数反演

为实现Ku波段昆虫雷达体型参数测量,基于全极化测量装置在微波暗室测量的昆虫数据,分析了Ku波段昆虫雷达散射截面积(Radar Cross-Secion,RCS)特性.发现大昆虫为谐振区散射,无法基于RCS反演体型参数.为保证雷达体型测量准确性,必须将大昆虫识别并剔除;为此,提出相对特征相位和RCS参数联合的大昆虫辨别方法.在此基础上,分析了中小昆虫体型与特征参数的关系,发现这些特征参数均能较好的反演昆虫体长/体重,从而给出Ku波段昆虫体长、体重反演经验公式.     

天线特性测量中极化基失配的影响及校准

对一部待测、待评估的天线,其交叉极化特性实际上是依赖于极化基的,极化基匹配或失配情况下,得到的交叉极化性能评估结果也不一样.文中首先建立了天线极化特性测最模型,推导了交叉极化测量校准约束模型,给出了该约束下的最佳收发极化基.并针对实际的雷达天线进行了外场测量实验,实测处理结果验证了上述结论.利用约束模型可对实测的极化方向图实现有效的校准.     

雷达动目标极化散射矩阵瞬时测量技术

研究了雷达运动目标的信息获取问题,提出了运动目标极化散射矩阵瞬时测量方法。雷达正交双极化天线同时发射正、负调频斜率线性调频信号,目标的正交双极化回波分别与2个线性调频信号进行匹配滤波,利用正、负斜率线性调频信号的模糊函数特性测量目标时延和多普勒频移,通过求解线性方程组消除极化-多普勒耦合,精确得到目标极化散射矩阵的4个元素。该方法可以在单个脉冲周期内同时获取目标的距离信息、速度信息和极化信息。仿真实验验证了该方法的有效性。     

二维分形海面雷达后向散射截面

本文中通过坐标变换,在局部坐标系中,建立起了散射场与入射场之间的关系表达式,推导出二维分形海面散射矩阵,利用此结果数值模拟二维分形海面的全极化后向雷达截面不同入射角的分布,并数值模拟了不同风向时,后向散射雷达截面的变化.发现四种极化方式下的雷达后向散射截面随入射角和风向分布图形完全相同,仅在数值上相差常数.     

瞬态极化雷达中极化测量与校准的数学原理及实验验证

瞬态极化雷达是一种具有两路正交极化通道独立收发能力的新体制雷达,可实现目标极化散射矩阵的瞬时测量。在对传统的瞬态极化雷达目标极化散射矩阵测量原理进行分析的基础上,详细介绍了基于模糊函数矩阵的极化测量新方法,给出了相应的信号处理流程;并提出了基于单个金属球定标体的极化散射矩阵测量结果校准方法;最后介绍了基于瞬态极化雷达试验系统开展的仿真实验、外场测量实验及实验结果。     

一种用于毫米波雷达目标的成象与识别算法

针对宽带高距离分辨率全极化雷达工作的体制背景,分析和研究了在该体制下,雷达目标散射信号模型、高分辨率谱估计成象算法以及在此基础上相应雷达二维图象的特征提取与目标识别,构造了一种由雷达成象、特征提取以及目标识别组成的先进自动雷达目标图象识别系统,最后,归纳了雷达目标散射特性与识别的关系。     

一种宽带双极化波导阵列天线的设计

设计了一种适用于雷达、通信等领域的宽带双极化波导阵列天线。天线的垂直极化信号通过波导阻抗变换直接馈电实现,水平极化信号通过由垂直极化信号馈电、缝隙耦合的方式实现。设计的阵列天线在12 GHz～15 GHz的频带内驻波比小于2,交叉极化低于25 dB,单元增益在带内大于8 dB,波束宽度大于60°。加工天线后实测结果与仿真结果吻合,该种阵列天线既适合固定波束阵列天线,又适合具有相扫功能的阵列天线。     

极化雷达测量体制研究进展

文中从极化雷达发展趋势的角度,对极化测量关键技术进行了梳理,明确了极化测量雷达体制的概念和内涵,并通过暗室测量实验和仿真实验比较了各测量体制间的差异和优缺点,证明了在目标极化特性快起伏情况下,分时极化测量不能完整准确地反映目标极化特性,此时瞬时极化测量的性能明显优于分时极化测量,并指出了紧凑极化体制的特点及应用。     

通道不平衡和天线串扰对瞬态极化测量的影响

雷达目标的极化散射矩阵包含了目标的结构、材料和形状等特征信息,在目标识别、分类以及抗干扰等领域 可发挥重要作用。准确获取目标的极化回波信息是进一步利用极化特征进行目标识别分类的前提。本文依据瞬时极化 测量体制,针对实际的双通道瞬时极化雷达系统,推导了包含通道不平衡和天线串扰等系统误差的数学模型。通过仿 真分析,获得了通道不平衡和天线串扰对提取目标极化散射矩阵的影响,为瞬时极化雷达系统设计和系统校准工作提 供依据。     

一种新型偏振辐射计

偏振探测技术应用于大气散射辐射偏振特性测量,由于大气散射偏振态的时空变化特性,要求测量仪器具有实时获取偏振数据的能力。针对这一需求研制了一种新型偏振辐射计,提出了利用偏振透光轴三方向光路平行探测的方案,能够实时获取目标的偏振特性参数。着重分析系统软硬件结构设计,介绍了一种以USB采集卡为核心的信号采集系统,并利用积分球光源对系统进行相对辐射定标,分析了定标数据。实验结果表明,该套系统能够满足大气偏振探测的要求。