飞鸟与旋翼无人机雷达微多普勒测量实验研究

针对飞鸟和旋翼无人机目标识别的迫切需求,开展微多普勒测量实验研究. 首先对飞鸟翅膀扑翼运动、无人机目标主体运动和旋翼转动进行建模分析与参数化表征,从雷达动目标回波中提取多普勒频移信息;然后利用短时傅里叶变换转换为时频图,对目标微多普勒特征进行精细化描述,并从雷达参数、目标类型、观测条件等多个角度重点分析了微动特征的影响因素;最后利用K波段线性调频连续波雷达开展飞鸟和两款典型旋翼无人机（“御MAVIC Air 2”和“悟Inspire 2”）微动测量实验,对微动参数进行估计,验证了理论模型的正确性. 实测数据分析表明:目标旋翼叶片长度越大、转速越高,微多普勒频率越大;叶片数目增多导致微动特征重叠;雷达观测角度、调制周期以及时频分析的时间窗长均会对微动特性产生重要影响.     

外辐射源雷达直升机旋翼参数估计方法

外辐射源雷达是一种基于第三方非合作照射源的新体制雷达系统,在微多普勒效应目标分类和识别方面具有独特的优势,而其特点也决定了微多普勒效应参数估计方法需要具有良好的抗噪性能且计算量要小。针对上述问题,该文依据外辐射源雷达直升机旋翼微动信号模型,提出了利用时频域中回波闪烁特征进行直升机旋翼参数估计的新思路。通过对时频图中正负频率轴数据的幅值分别进行累加,提取出回波闪烁参数,同时,依据微动信号内在特性构建字典矩阵,利用正交匹配追踪算法实现了叶片长度、叶片数量、旋翼转速等参数的估计,相比常规Hough变换参数估计方法,该文方法更准确,更迅速。仿真和实测证明了该文方法的有效性。      

直升机目标微多普勒分析和仿真

首先分析直升机目标回波组成,提取了旋翼回波微多普勒,通过仿真,分析比较了不同叶片数目和不同入射角时旋翼回波微多普勒,表明旋翼微多普勒分布特征与入射角无关,为提取稳定的直升机雷达特征提供了思路。     

低信噪比条件下直升机微动特征提取方法

直升机旋翼转动产生的微多普勒调制能够反映其微动特性,准确估计出目标的叶片数量、旋翼长度和转动频率对直升机的识别具有重要意义。本文针对窄带脉冲体制雷达,提出一种低信噪比条件下的旋翼直升机微动特征快速高精度提取方法,推导了微动特征参数之间的内在联系,在时频域通过对时频图幅值进行积累获取目标闪烁参数,并将其作为先验信息对稀疏字典进行降维处理,降低正交匹配追踪算法的运算量,提高了微动特征参数的估计精度,在低信噪比条件下具有较好的鲁棒性,仿真和实验结果验证了方法的有效性。     

太赫兹雷达目标微动特征提取研究进展

微动特征是目标探测与识别的重要辅助特征。随着近年来太赫兹研究的兴起,太赫兹雷达目标微动特征提取正在逐渐凸显出其特殊优势。本文首先对近年来国内外太赫兹频段雷达目标微动特征提取方面的研究进行整理总结,从太赫兹频段微动特性分析、微动特征提取和微动目标成像等几个方面进行了深入的介绍和分析。然后针对太赫兹频段的优势和特殊性,介绍了本单位在太赫兹微动目标特性分析、特征提取和高分辨高帧频成像方面的工作。最后对太赫兹雷达目标微动特征提取的发展趋势进行了展望,并分析了本领域值得进一步深入研究的技术方向和有待解决的技术难题。      

太赫兹雷达的人体微多普勒特征

太赫兹雷达观测的行人微多普勒特征可用于行人检测和识别,在无人车和智能驾驶领域有广泛的应用前景。通过搭建292 GHz太赫兹信号发射和接收环境,利用292 GHz太赫兹雷达观测行人的四肢和躯干摆动引起的微多普勒。本文实验中,首先利用矢量信号发生器生成基带信号,然后采用上变频器将基带信号上变频至292 GHz,不同部位的回波信号通过下变频器下变频至基带信号。对回波信号采用短时傅里叶变换处理,提取微多普勒频谱。实验中292 GHz提取的人体微多普勒特征实测结果与仿真结果一致。同时,实验还对比了292 GHz和24 GHz雷达的微多普勒结果。     

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...     

一种旋翼叶片微动特征提取新方法

利用旋翼目标的旋转运动引起的微多普勒效应,实现目标微动特征的准确提取,可为目标的精确识别提供重要依据。该文以旋翼叶片为例,提出一种基于自相关函数和图像域的微动特征快速提取方法。首先基于目标的回波信号的周期性,利用回波自相关函数的图像峰值位置与目标旋转频率的关系,实现旋转频率的快速提取。然后在图像域提取目标微多普勒特征的边缘信息,通过边缘信息获得叶片散射点位置和初相信息。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于微多普勒特征的外辐射源雷达目标识别方法

根据微多普勒特征可为目标识别提供重要参数,外辐射源雷达在微动参数提取上具有独到优势。根据目标旋转部件的周期性转动对电磁波产生的调制特性,建立了外辐射源雷达直升机旋转叶片的回波信号数学模型;用联合时频分析方法提取出包含稳定目标结构信息的微多普勒特征;最后,用主成分分析方法(PCA)对提取的特征进行降维,并采用k近邻(KNN)分类器进行目标分类识别。仿真数据和实测数据的计算结果表明该方法具有很好的识别效果。     

直升机旋翼微多普勒特性分析

近年来,对微多普勒效应的研究为目标的精确识别提供了一种新的途径,其在对直升机探测、分类和识别领域有着重要的应用前景。采用物理光学模型计算了直升机旋翼的雷达散射截面,改进了直升机旋翼回波的微多普勒模型。并基于该模型,分别计算了不同形状以及转速的双叶片、三叶片直升机旋翼的探测回波信号,利用短时傅里叶变换时频分析方法分析了微多普勒特征。研究结果表明,不同的直升机旋翼叶片数量、长度以及转速对直升机旋翼微多普勒的曲线形状、幅度以及周期产生不同的影响,为下一步对直升机的微多普勒识别提供了参考和借鉴。     

运动直升机旋翼的微多普勒特性分析

激光雷达由于其极高的探测灵敏度,使其在探测过程中具有明显的微多普勒效应。目前,对直升机旋翼微多普勒的研究大部分是在直升机处于悬停状态的基础上,但是在实际情况中直升机是在做各种运动。利用PO 法对直升机旋翼叶片的RCS 进行了计算,建立了直升机旋翼回波的微多普勒模型。并基于该模型,以AH-64 武装直升机为例,分别对作直线运动和俯仰运动的直升机旋翼的微多普勒效应进行了仿真和数值分析。研究结果表明,通过对直升机旋翼的距离单元曲线以及微多普勒频谱的分析可以初步判断直升机的运动状态,为下一步运动直升机的微多普勒识别提供了参考和借鉴。     

Micro-Doppler Signature Feature Analysis in Terahertz Band

Micro-Doppler motion of targets is an important characteristic in radar observation, which has already been applied to many aspects of radar research, such as radar imaging, target recognition, etc. The micro-Doppler effect will be more visible under terahertz radar system because of the higher frequency and wider bandwidth it offers. In this paper, we perform a theoretical analysis of typical micro motion forms to establish the micro-Doppler signature model first, and then compare the micro-Doppler effect in terahertz band and that in X band by using joint time-frequency analysis method. The result of the simulations proves the validity of the theoretical analysis, which can provide theoretical foundations for further research on high-resolution radar image in the terahertz band.     

太赫兹雷达RCS测量中的分时定标技术

太赫兹频段的目标散射特性测量技术是当前太赫兹雷达的重要研究方向,其中系统定标技术决定了雷达散射截面积(RCS)测量结果的准确性。使用基于微波倍频源的太赫兹宽带雷达目标散射特性测量系统,该系统由微波源经倍频后,中心频率达到440 GHz,带宽达25.6 GHz。利用光滑表面金属球为标准体,采用分时定标技术对太赫兹雷达系统进行定标,再对金属材质的战斗机模型和吉普车模型进行近场RCS测量实验,获得以上2种典型人造目标的近场RCS测量结果。测试结果与理论趋势符合良好,证明了太赫兹雷达系统RCS测量中分时定标技术的有效性。     

涡旋电磁波旋转多普勒效应研究进展

依据多普勒效应,传统雷达可以实现对运动目标探测,但是在对旋转目标的角向运动趋势感知存在检测盲区。涡旋电磁波的旋转多普勒效应的发现,因有助于解决直视下的旋转目标的角向运动趋势感知问题,引起了国内外研究人员的广泛关注。该文主要介绍了近年来涡旋电磁波旋转多普勒效应的研究进展,特别是微波波段的相关研究成果,包括目标在准轴和非准轴状况下的旋转多普勒效应研究,复杂运动条件下的径向多普勒、微多普勒和旋转多普勒效应的解耦合研究,以及旋转多普勒效应在雷达成像和测速中的应用研究。同时,该文也对该领域亟待解决的问题进行了总结分析,并对未来的研究方向及相关应用进行了展望。      

飞机发动机旋转叶片的散射谱特征

飞机发动机旋转叶片引起的周期性运动部件调制(PMPM)影响目标多普勒频率跟踪精度,同时也为目标识别提供了重要特征信息。该文基于旋转叶片组电磁散射计算模型和实验测量数据,重点分析了PMPM频谱包络调制现象的形成原因。结果表明:与叶片倾斜角一样,扭角也是影响PMPM频谱分布的重要因素。