基于参数化时频分析的进动锥裙目标瞬时微多普勒频率提取方法

微动目标散射点的微多普勒对目标运动、结构参数的估计具有重要意义。该文针对表面光滑的锥裙目标,首先依据进动锥裙目标的等效散射点模型,推导出散射点的理论微多普勒曲线表达式。结合进动调制的锥裙目标微多普勒曲线为多阶正弦级数叠加的先验信息,提出一种基于参数化时频分析的进动锥裙目标微多普勒曲线提取方法。针对多分量信号组成的锥裙目标回波,该方法利用相干信号单距离多普勒干涉(CSRDI)方法估计锥旋频率,进而利用参数化时频分析估计散射点的微多普勒曲线,之后利用带阻滤波器分离估计得到的散射点回波信号。基于电磁仿真数据验证了所提方法的有效性。     

基于瞬时频率估计的进动锥体目标微多普勒频率提取方法

该文针对进动锥体目标的微动特性提取,建立等效散射点模型下的微多普勒频率与目标运动参数关系。结合进动调制的微多普勒频率近似正弦变化规律的特点,提出基于瞬时频率估计和随机抽样一致性(RANSAC)的进动目标微多普勒频率提取方法。该方法将回波信号分为若干段,每一段的回波信号近似为若干线性调频(LFM)信号分量之和,通过调频Relax算法估计各信号分量的瞬时频率,并通过随机抽样一致性算法估计散射点的微多普勒曲线。基于仿真数据和电磁计算数据的实验验证了该方法的有效性及稳健性。     

雷达目标旋转部件的微Doppler效应

目标的微动特征与目标属性密切相关,可作为目标识别的重要特征。对旋转部件,该文建立了具有空域时变特性的点散射模型。基于此模型,分析了由目标的旋转部件引起的微Doppler效应,对含有旋转部件的目标回波的时频特性进行了理论推导,并利用外场实测数据,得到了雷达目标回波的时频图,与理论推导的结果十分吻合,验证了理论推导的正确性。在此基础上,提出了一种基于短时傅里叶变换的目标微动参数提取方法,利用实测数据对目标的微运动参数提取进行了尝试,得到了很好的结果,为PD雷达的目标特征提取与识别提供了理论指导。     

具有尾翼的复杂导弹模型超宽带散射特性分析

为了满足对复杂导弹测量和检测的需要,该文建立了具有尾翼的复杂导弹模型,研究在极窄脉冲照射条件下该导弹目标散射特性。利用时域有限差分(Finite-Difference Time Domain, FDTD)法计算该导弹模型的瞬时散射回波,分析远场电磁波不同入射条件下导弹散射回波特性及近场不同转角条件下导弹瞬时散射回波特性。通过对该导弹瞬时散射回波特性分析,得出了目标散射中心的成因及散射波形特点,在雷达应用领域具有一定的理论参考价值。     

涡旋电磁波雷达锥体目标旋转多普勒探测

涡旋电磁波具有独特螺旋状波前结构,其受目标横向微动调制产生的旋转多普勒效应,有望为雷达目标探测技术的发展提供一个新途径。在涡旋电磁波照射下,利用锥体微动对回波瞬时频率的周期性调制特性,可以有效反演出锥体目标的微动参数和几何特征。该文重点研究了雷达前视条件下的锥体目标参数估计。首先,基于涡旋电磁波雷达目标旋转多普勒探测原理,推导了涡旋电磁波锥体目标回波数学方程,建立了锥体目标回波旋转多普勒模型。其次,提出了前视条件下的锥体目标参数估计方法,利用锥顶散射点和锥底散射点两维的旋转多普勒信息,可以对锥体目标微动参数和几何特征参数进行有效估计,仿真结果验证了该文所提方法的有效性及抗噪声鲁棒性。      

基于窄带微多普勒调制的锥体目标参数估计

当雷达对锥体目标发射窄带信号时,进动调制会使回波中包含的散射中心瞬时频率发生周期性变化,这种变化可以反映出目标几何尺寸与结构特性,针对此该文提出一种基于窄带微多普勒调制的空间锥体目标参数估计方法。首先对目标散射特性进行分析,推导进动引起的目标散射中心瞬时频率变化公式;然后利用时变自回归模型估计散射中心瞬时频率,并对估计结果进行重新关联以消除其中出现的关联错误;最后根据锥顶和锥底散射中心瞬时频率变化性质,结合目标弹道估计得到目标几何尺寸参数及微动参数。基于电磁计算数据的实验结果验证了该文所提方法的有效性和精确性。     

空间锥体目标的平动补偿与微动特征提取方法

微动特征对空间锥体目标识别与参数估计等有着重要意义,而目标的平动会破坏微多普勒谱的结构,影响微动特征的提取.针对这一问题,提出了一种基于时变自回归(Time-Varying Autoregressive,TVAR)模型的平动补偿与微动特征提取方法.算法首先分析了锥体目标的散射特性,在此基础上推导了微动和平动引起的回波瞬时频率的变化规律;利用TVAR模型估计目标回波的瞬时频率,并对估计结果作解模糊和重新关联处理,从而获得回波的瞬时频率分量;最后,对瞬时频率分量包络进行多项式拟合,利用拟合结果补偿目标平动,进而提取出微动特征.基于电磁计算数据的实验验证了所提算法的有效性及精确性.     

基于时频图的微动目标运动参数提取和特征识别的方法

空间运动特征是导弹目标识别所依据的主要目标特性之一。该文通过在散射中心模型下,研究了导弹微动时回波的时频变化的特性,并由此提出了一种用于估计多散射点瞬时多普勒的线性和的新方法。对该线性和做傅里叶变化,能够有效地估计目标自旋、锥旋、进动频率,周期等运动参数。在此基础上,提出多普勒线性和的傅里叶谱的波形熵特征可以很好地用于实际中弹头和诱饵的识别。结果表明该方法可有效地区分弹头和诱饵。     

SAR微动目标检测及其参数估计方法

针对机载合成孔径雷达（SAR）系统在环境变化比较剧烈或者载机飞行不稳时噪声较大的问题,提出了基于信号时频分析和逆Radon变换的微动目标检测与参数估计方法。首先对振动目标回波信号作DPCA处理;然后对其进行时频分析,提取微动目标的微多普勒特征;最后对时频分析后的信号进行逆Radon变换,估计振动目标参数。干涉信号的微多普勒频率表现为正弦函数的形式,逆Radon变换对正弦信号聚焦但对噪声不聚焦,整个系统所需回波信噪比使用时频分析时低得多。仿真实验验证了算法的有效性。     

一种基于经验模态分解的锥体目标雷达微动特征提取新方法

本文以锥体目标为对象,分析了目标进动对雷达回波的调制作用,研究了基于经验模态分解算法的多分量正弦调频信号分离方法,使用短时傅里叶变换得到了每个本征模态函数的瞬时频率,提取了进动周期、进动角、不同散射点间的微动幅度比值等微动特征及目标纵横比,并用暗室测量数据进行了验证,证明了本文的观点和特征提取方法的有效性.     

近场散射与远场RCS的链条关系式

与远场RCS比较,近场散射问题更复杂、更普遍,且有重要意义。近场散射与远场RCS之间的关系是近场散射研究中的前沿课题之一。本文首先引用三天线概念,其次利用天线耦合公式及电磁场的互易定理导出简洁的链条关系式。最后利用线性系统理论中的基本概念对链条关系式作物理意义的解释。链条关系式在目标特性研究、远场和近场散射测量等方面有重要意义。     

基于电磁散射的复杂目标SAR回波与图像仿真

复杂目标的SAR图像仿真技术,对于目标识别与解译研究具有重要意义。该文提出的仿真算法,从目标的3维模型出发,运用弹射线原理,通过仿真全方位,全频带的目标散射系数来构建回波并成像。改传统平面波入射为球面波入射,使得算法不仅能够仿真远场成像系统,也适用于近场仿真成像。标准体实验,验证了算法的近远场,全极化,多角度,宽频带的仿真能力;复杂目标的仿真结果,同实测数据相比十分逼真。     

近场动目标多普勒频率、距离及方位估计算法

针对近场多动目标的定位问题,提出一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法.采用多重信号分类(MUSIC)算法估计回波信号频率,以各个频率估计为参考对信号进行时域滤波,从而实现各目标回波信号的分离.使用二维MUSIC方法由每个目标的回波信号估计其距离与方位.该算法能精确估计近场动目标多普勒频率、距离及方位参数...     

基于多视角距离像的空间旋转目标三维重构

针对单一视角难以实现空间旋转目标三维重构的问题,提出一种利用宽带雷达多视角信息实现空间位置重构的方法。首先,对旋转目标和雷达网建模,分析得出旋转散射点微距离呈现正弦变化规律。然后,采用Viterbi-Clean 算法对回波距离像进行曲线分离,再利用广义Hough 变换提取曲线的幅值、基线和初相,实现散射点的关联。最后,根据曲线信息,利用公式求出了旋转矢量和旋转轴的方向,实现了旋转目标空间位置重构。仿真实验验证了该方法的有效性和适用性。     

Overview of an image-based technique for predicting far-field radar cross section from near-field measurements

For the last 18 years, our group has been developing a variety of near-field-to-far-field transformations (NFFFTs) for predicting the far-field (FF) RCS of targets from monostatic near-field (NF) measurements. The most practical and mature of these is based on the reflectivity approximation, commonly used in ISAR imaging to model the target scattering. This image-based NFFFT is also the most computationally efficient because - despite its theoretical underpinnings - it does not explicitly require image formation as part of its implementation. This paper presents a formulation and implementation of the image-based NFFFT that is applicable to two-dimensional (2D) spherical and one-dimensional (1D) circular near-field measurement geometries, along with numerical and experimental examples of its performance. We show that the algorithm's far-field RCS pattern-prediction performance is quite good for a variety of frequencies, near-field measurement distances, and target geometries. In addition, we show that the predicted RCS statistics remain quite accurate under conditions where the predicted far-field patterns have significantly degraded due to multiple interactions and other effect.     

闪烁现象下基于微动补偿的旋转叶片参数估计方法

目标旋转叶片的微动特征对雷达目标识别有重要意义,但当雷达回波中存在强闪烁现象时难以测量微动参数。针对此问题,提出了一种调频连续毫米波雷达在闪烁现象下的微动补偿参数估计方法。首先建立了调频连续波雷达的旋转散射点回波模型,由线积分得到旋转叶片雷达基带回波信号的解析形式,分析了闪烁现象产生机理和特征。然后,考虑到回波信号所具有的周期性脉冲特征,构造了基于周期脉冲模型的微动参数补偿算子对回波信号进行参数补偿。最后,检测补偿后信号能量峰值完成了旋转叶片微动参数的估计。仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法在强闪烁现象下对旋转叶片的旋转频率、旋转长度和初始旋转角具有较高的参数估计精度。      

基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法

雷达回波中的微多普勒效应能够反映目标的几何结构和运动特性,作为目标独一无二的特征,能够用来实现对目标类别和属性的判断。波长的优势使激光雷达相对于微波雷达具备更好的微多普勒探测精度。针对空中飞机目标(直升机、螺旋桨飞机)回波中微多普勒调制能量较弱,易被噪声污染的问题,提一种基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法,首先利用PCA对回波信号进行噪声抑制,然后利用CLEAN算法将回波中的机身分量和微动分量区分开,进而提取反映不同目标微动差异的三维特征进行目标分类,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法能够获得较好的分类性能,同时在低信噪比条件下能够获得较好的噪声抑制性能。     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

亚毫米波段折叠光路的准光近场照射天线设计与应用

介绍了一种新颖的折叠光路近场准光照射天线设计方法,并成功应用在微波黑体定标源微弱散射的双站测量中. 在双站测量中,传统的小口径天线适用于低频范围,被测目标足够小才能保证远场条件. 与传统基于远场条件出发的小口径天线设计不同,本文所提出的准光照射天线的设计目的是在目标区降低链路衰减,实现相位平坦、幅值边缘衰减的聚焦照射,并可在近场区域内测得目标的远场散射特征. 设计基于准光学设计方法:由主反射镜和平板反射镜共同构成紧凑的折叠光路,首先确定馈源喇叭天线的等效高斯波束参数,然后基于高斯波束传播理论设计主反射镜,再通过全波仿真验证其折叠路径. 仿真分析表明即使馈源采用基本的圆锥喇叭馈源,也可实现良好的聚焦效果. 双站实测数据表明该天线设计达到了设计目的,为亚毫米波近场双站散射测量的开展提供了关键性的波束控制,具备广泛的应用价值.