微动目标雷达特征提取、成像与识别研究进展

微动目标的雷达特征提取、成像与识别技术是雷达目标精确识别领域极具发展潜力的研究方向之一。该文首先简要阐述了微动的相关概念,然后综述了近年来微动目标回波建模、微动特征提取、微动目标成像以及基于微动特征的雷达目标分类与识别等方面的研究现状,并介绍了几种典型前沿应用,最后对微动目标雷达特征提取、成像与识别的研究发展趋势进行了展望。      

太赫兹雷达直升机旋翼目标微动特性研究

直升机旋翼微动形成的微多普勒特征对于战场环境下直升机目标探测识别具有重要意义,掌握直升机旋翼的微动特性是雷达目标辨识的前提。太赫兹雷达波长短,多普勒效应显著,迫切需要掌握太赫兹频段旋翼目标微动特性。首先对偶数叶片和奇数叶片的螺旋桨目标进行建模,分别使用微波波段(3 GHz)与太赫兹波段(120 GHz,220 GHz)雷达对目标进行仿真分析,并从目标的回波信号特征出发提取多普勒频移信息,利用短时傅里叶变换进行时频分析,对比分析目标与雷达参数对其多普勒效应的影响及调制关系。仿真结果表明：在转速、视角以及直升机叶片长度均相同的情况下,太赫兹频段下的微多普勒效应比微波频段显著增强,多普勒曲线也更加清晰,叶片细节更加丰富。应用太赫兹雷达提取微多普勒信息能够为直升机目标识别提供重要特征。     

基于高频电磁计算数据的太赫兹雷达高分辨成像研究

为揭示太赫兹频段雷达目标散射特性,基于高频电磁计算数据研究了太赫兹雷达高分辨成像方法.考虑到传统三维雷达成像面临的大数据量问题,提出了一种成像结果类光学图像的高分辨成像方法——方位/俯仰成像方法,通过推导其点扩展函数分析了该方法在高分辨率与散射点识别方面的优势.基于电磁计算数据的仿真与分析表,高频计算方法可以快速准确计算太赫兹频段理想导体目标RCS,高分辨成像结果可以分辨目标亚波长量级的细微结构特征.因此太赫兹雷达成像技术可获取目标更加丰富和精细的信息,为目标识别带来益处.     

基于高频电磁计算数据的太赫兹雷达高分辨成像研究（英文）

为揭示太赫兹频段雷达目标散射特性,基于高频电磁计算数据研究了太赫兹雷达高分辨成像方法.考虑到传统三维雷达成像面临的大数据量问题,提出了一种成像结果类光学图像的高分辨成像方法——方位/俯仰成像方法,通过推导其点扩展函数分析了该方法在高分辨率与散射点识别方面的优势.基于电磁计算数据的仿真与分析表,高频计算方法可以快速准确计算太赫兹频段理想导体目标RCS,高分辨成像结果可以分辨目标亚波长量级的细微结构特征.因此太赫兹雷达成像技术可获取目标更加丰富和精细的信息,为目标识别带来益处.     

太赫兹雷达技术

太赫兹雷达具有带宽大、分辨率高、多普勒敏感、抗干扰等独特优势,是目标探测领域的重要发展方向。该文首先回顾和介绍了电子学和光学太赫兹雷达系统历史、现状和最新进展,其次对太赫兹雷达目标特性从机理、计算、测量3个方面进行了梳理和概要介绍,同时阐述了太赫兹ISAR、SAR、阵列和孔径编码成像研究状况,简要介绍了太赫兹雷达在预警探测、安检反恐等领域的应用,最后对太赫兹雷达技术的发展方向进行了展望。      

太赫兹雷达技术研究进展

与微波雷达和红外探测器相比,太赫兹技术应用于雷达将带来高距离分辨率、强穿透力、低截获率与强抗干扰能力等众多优势,是目前太赫兹技术的主要应用方向之一。在分析太赫兹雷达特点与优势的基础上,介绍了目前主要太赫兹雷达系统的研究与进展情况,并进一步对太赫兹雷达涉及的目标散射特性技术研究与成像技术研究进行了进展回顾与评述,由此指出了太赫兹雷达研究中的一些关键技术与主要研究内容。结合太赫兹雷达在空间目标探测与反导拦截中的应用,仿真分析了太赫兹拦截导引头的关键性能指标,为太赫兹雷达技术的应用发展提供参考与借鉴。     

太赫兹成像雷达系统研究进展*

与微波雷达和光电探测器相比,太赫兹成像雷达具有高分辨率成像、穿透能力好等众多优势,是太赫 兹技术的重要应用方向之一。本文介绍了近年来国内外全固态太赫兹成像雷达系统方面的研究进展,指出太赫兹 成像雷达研究中的部分关键技术,为太赫兹成像雷达系统的应用发展提供参考。     

太赫兹合成孔径雷达的运动补偿

太赫兹波是电磁波由毫米波向更高频的自然延拓,该频段展现出诸多与传统频段微波迥异的物理特性,使得太赫兹雷达在成像分辨力、成像帧率等性能指标上有望取得突破性的进展。目前,太赫兹合成孔径雷达(SAR)的研究引起了国内外军事界和学术界的极大关注。经分析,太赫兹SAR与传统SAR在多方面存在不同,其中最为重要,也最为关键的区别是运动补偿的处理。虽然运动补偿是所有频段SAR需要谨慎处理的关键技术,但太赫兹SAR的运动补偿显得尤为关键——由于太赫兹波长极短,对常规微波频段SAR影响几乎可以忽略的雷达平台高频微小振动对太赫兹SAR的影响必须得到精细的处理。首先简要介绍常规SAR的运动补偿处理,然后分析不同类型的运动补偿误差对太赫兹SAR成像的影响,重点分析了高频振动误差的影响,并借鉴振动目标成像的思路,提出振动平台太赫兹SAR的运动补偿解决方案,最后通过数值实验验证了本文所提出的振动补偿方法。     

国内太赫兹目标特性的研究概况

提出太赫兹目标特性应包括目标透射特性、目标反射特性及目标散射特性三部分,介绍了国内开展透射成像,反射成像、太赫兹雷达散射截面等方面工作的情况,阐述了不同时期太赫兹目标测试系统特点、技术水平和主要应用领域,指出目前我国有关太赫兹目标特性的研究工作中有关目标的透射与反射研究领域已引起较大的关注,而在目标的散射方面的工作才刚刚起步。     

太赫兹成像雷达技术发展与制导应用探讨

太赫兹波是频段介于红外光和毫米波之间的电磁辐射,处于电子学向光学的过渡区域,兼顾了微波穿透特性和红外线成像分辨力高的特点,在雷达、宽带通信、安全探测和遥感侦察等军事领域具有巨大的潜在应用前景。本文介绍了太赫兹成像雷达的技术特点,结合导弹制导的应用要求和技术发展现状,重点分析了太赫兹成像雷达技术应用于制导的可行性,并对相关问题进行了初步探讨。     

太赫兹双频雷达目标微动特征提取仿真

基于双频太赫兹回旋管设计了双频太赫兹雷达,针对振动、转动、翻滚运动目标建立了包含微多普勒信息的目标回波模型,采用时频分析方法开展了微动特征仿真计算.通过仿真结果可以看出,0.11 THz雷达和0.22 THz雷达对于振动、旋转、翻滚的微动特征都有厘米级的探测能力.在较强噪声条件下,通过自功率谱时频分析,可以抑制噪声,提...     

组网雷达中弹道目标微动特征提取与识别综述

针对组网雷达中弹道中段目标微动特征难以识别与分辨的问题,文中分析了弹道中段目标微动特征的差异,总结了基于低分辨雷达网和高分辨成像雷达网的雷达目标微动特征提取技术在反导预警探测中的应用与研究现状,并分析了此类识别手段的优缺点。在此基础上,探讨了今后低分辨雷达和高分辨成像雷达相结合的混合体制雷达网在弹道中段目标识别中的主要研究方向,为进一步推动组网雷达中弹道目标识别研究提供参考和基础。      

多载频MIMO雷达中目标旋转部件三维微动特征提取方法

雷达目标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.将多输入多输出(MIMO)雷达技术引入雷达目标微多普勒效应研究,在分析多载频MIMO雷达中目标旋转部件微多普勒效应的基础上,提出了一种雷达目标三维微动特征提取方法.该方法通过在回波时频平面上消除目标主体运动产生的多普勒频移,构造相应的Houg...     

雷达微多普勒特征提取和目标识别研究现状

自从雷达目标微多普勒现象被发现以来,雷达目标的微动特性在雷达目标探测与识别中受到越来越多的关注,对目标微动特性的测量和分析正在成为当前目标探测与识别领域的新兴研究方向。文中主要介绍了目标微动和微多普勒效应的概念,比较分析了目前目标微动的测量与分析处理技术,并且着重从几个方面分别介绍了目前微动特征提取的应用现状,接着就目前较常用的几种微多普勒目标识别分类器的识别率进行了比较和分析,最后对目标微动特性研究的发展趋势和技术难点进行了预测和总结。     

基于跟踪脉冲的MIMO雷达多目标微动特征提取

微动特征是空间目标识别的重要特征信息之一。然而,现有的多功能多输入多输出(Multi-Input Multi-Output, MIMO)雷达通常需要在完成目标搜索和跟踪任务之后为目标微动特征提取分配大量连续的时间资源,导致目标识别实时性能和雷达系统整体工作性能均不高。针对该问题,该文提出了一种基于跟踪脉冲的MIMO雷达多目标微动特征提取方法。首先依据各目标的方位信息对MIMO雷达发射波形进行设计,为不同方向目标同时发射跟踪脉冲;在此基础上,综合考虑目标微动特征提取性能以及目标跟踪性能的需求,对跟踪脉冲的发射时间序列进行优化设计;最后,直接利用窄带跟踪脉冲实现对不同方向目标微动特征的同时提取,无需再为目标微动特征提取分配额外的时间资源,有效提升目标识别实时性和雷达工作效率。仿真实验表明,在信噪比大于–10 dB时,所提方法能够实现多目标微动特征的准确提取,具有良好的有效性和鲁棒性。      

Duffing振子在低信噪比雷达目标微动特征提取中的应用

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,提出了一种利用Duffing振子在低信噪比条件下提取雷达目标微动特征的方法。由于经参考信号共轭相乘后的旋转散射点回波信号是由多个正弦分量组成的,因此采用Duffing振子系统对回波信号中的正弦分量进行检测,并对该正弦分量频率所对应的距离单元在距离-慢时间平面上进行能量增强,最后结合Hough变换完成对雷达目标微动特征的提取。仿真实验验证了该方法的有效性。     

太赫兹目标特征研究进展

伴随着太赫兹雷达技术的快速发展,有关太赫兹目标特性的研究得到国内外学者的重视,并成为近几年的一个重要研究领域.本文综述并分析了太赫兹目标特性的国内外最新研究进展,包括光滑和粗糙表面简单散射体的太赫兹特征、复杂形状目标缩比模型的太赫兹ISAR成像、缩比模型的太赫兹RCS测量的研究进展,为太赫兹雷达系统设计、目标识别以及隐...     

基于分布式组网雷达的弹道目标三维进动特征提取

弹道目标微动特征提取是当前研究的一个热点,但在单基雷达中,由于视角限制,仅能提取目标在雷达视线方向上的微动分量,难以获得目标的真实三维微动参数.本文基于分布式组网雷达,利用组网雷达的多视角特性,提出了有翼弹道目标三维进动特征提取方法.首先基于目标锥顶散射点的微多普勒特征参数实现了目标空间三维锥旋矢量的重构,在此基础上,通过分析锥底边缘散射点的进动特征与微多普勒曲线的关系,提取了目标的进动周期、自旋周期、进动角、锥底半径、自旋轴与锥旋轴的交点位置等特征,并实现了目标长度的估计.仿真实验验证了算法的有效性,并进一步利用仿真实验分析了算法的鲁棒性.     

基于多通道调频连续波毫米波雷达的微动手势识别

该文提出一种基于多通道调频连续波(FMCW)毫米波雷达的微动手势识别方法,并给出一种微动手势特征提取的最优雷达参数设计准则。通过对手部反射的雷达回波进行时频分析处理,估计目标的距离多普勒谱、距离谱、多普勒谱和水平方向角度谱。设计固定帧时间长度拼接的距离-多普勒-时间图特征,与距离-时间特征、多普勒-时间特征、水平方向角度-时间图特征和三者联合特征等,分别对7类微动手势进行表征。根据手势运动过程振幅和速度差异,进行手势特征捕获和对齐。利用仅有5层的轻量化卷积神经网络对微动手势特征进行分类。实验结果表明,相较其他特征,设计的距离-多普勒-时间图特征能够更为准确地表征微动手势,且对未经训练的测试对象具有更好的泛化能力。