雷达信号及其处理

0211173地表目标复合散射的强迫激励法分析〔刊〕/刘培国//国防科技大学学报.—2002,24(1).—67～70(K) 研究了强迫激励方法在电磁散射计算中的应用。此方法将地表目标散射分析化为两步:首先分析地面的散射,再将地面的散射作为激励作用于目标。从而得到地面背景下目标的电磁散射信号。应用强迫激励方法计算了地表背景下车体的时域电磁散射,并与试验作了对比,两者比较吻合。参5     

地面复杂目标宽带电磁散射特性分析

提出运用FDTD计算地面复杂目标宽带电磁散射特性的方法.首先分析地面的散射,并建立复杂目标的FDTD模型,再将地面的散射场与入射场视为两个激励场作用于目标,从而得到地面背景下目标的散射场.运用此方法计算了地面卡车的电磁散射特性,并与实测结果作了对比,两者比较吻合.     

VHF/UHF波段树干电磁散射特性分析

运用FDTD方法计算树干的宽带电磁散射特性.即将地面的散射场与入射场视为两个激励场作用于树干,从而得到地面背景下树干的散射场.给出了树干时域、频域、极化域和空域的电磁散射特性,并对这些特性进行了分析.     

GPSAR浅地表目标电磁特性分析

利用机载或车载地表穿透合成孔径雷达可以实现远距离大区域地表目标快速探测.为了降低虚警,需要根据目标的电磁特征设计检测器来区分目标和杂波.提出运用时域有限差分方法结合傅里叶变换进行地表穿透合成孔径雷达浅地表目标电磁特征计算的方法.首先根据复杂背景媒质的散射特性获取目标的激励场,然后分析复杂背景下目标的电磁特性.利用该方法模拟了平坦地面下的金属地雷的散射特性,并与矩量法的计算结果进行了比较,结果基本一致.我们模拟了高斯起伏地面下的M6A1金属地雷,理论数值计算结果与实测数据结果基本吻合.模拟结果显示浅地表金属地雷图像具有双峰特征,它将有效地提高地雷检测性能.     

基于正向建模的目标超宽带电磁脉冲雷达回波仿真

为了快速获取超宽带（ultra-wideband,UWB）电磁脉冲激励下雷达目标的时域电磁响应,提出了一种基于散射中心正向建模的目标时域回波仿真方法.从目标几何模型出发,利用空间射线分集技术对强散射源进行分离,通过模型参数正向确定方法构建出目标的属性散射中心模型,用以表征目标高频电磁散射特性,并在UWB电磁脉冲激励下进行仿真运算,获得目标时域回波信号.以典型目标SLICY为例,基于正向建模的散射中心模型,快速获取不同UWB电磁脉冲激励下的雷达回波信号,与高频仿真方法得到的一维距离像（high resolution radar profile,HRRP）进行对比分析,吻合良好.由此验证了本文提出的回波仿真方法的有效性,为不同辐射源激励下目标的快速电磁响应研究提供了一种新思路.     

基于相干法与非相干法的SAR图像仿真

地面目标合成孔径雷达图像仿真方法可分为相干法与非相干法2类,相干法能表现出目标的电磁散射特征但阴影特征缺失,非相干法对目标的几何与阴影特征表现较好但其表现电磁散射特性的能力欠佳.文中在分析了上述2类方法特点互补性后提出了一种新的仿真方法,新方法所得合成孔径雷达仿真图像能同时表现目标电磁散射特征和阴影特征,与同参数条件下实测图像更为相似.     

高速运动目标的宽带回波仿真和成像

利用图形电磁计算方法，提出了针对高速运动目标电磁散射数据的仿真方法，以宽带线性调频信号为例仿真得到高速空间目标的电磁散射数据，并对宽带仿真数据进行逆合成孔径雷达（ISAR）成像处理。ISAR处理结果表明，电磁散射仿真数据的一维像散射点具有明显的频谱展宽，与理论分析结果完全一致。利用针对高速运动目标的ISAR成像方法，可以得到清晰的目标高分辨像。此外，图形电磁计算方法GRECO计算效率高，可以快速获得目标的宽带散射特性，因此，文中的电磁散射仿真方法具有良好的应用前景。     

地面车辆目标高质量SAR图像快速仿真方法

为满足基于模板的SAR地面车辆目标识别对海量高质量模板图像的工程应用需求,该文提出了一种基于射线追踪技术的SAR信号级高效仿真方法.该方法通过构建地面车辆目标SAR仿真场景物理模型并利用射线追踪方法准确模拟SAR探测过程中电磁波与场景中目标与环境的作用机理,实现对地面环境的宽带相干杂波、表面粗糙的复杂目标的宽带电磁散射以及地面-目标间耦合散射的快速计算,并通过SAR成像处理和图像相似度评估确认形成高质量SAR模板图像.数值结果验证了该文方法的准确性和高效性.      

粗糙地面上复杂目标的正向散射中心参数化建模研究

为了研究复杂目标与粗糙地面的复合电磁散射,提出了一种粗糙地面上复杂目标散射中心参数化建模的方法.首先对复杂目标进行高精度三维几何建模,同时对地面的三维几何模型进行数值模拟.然后直接从模型出发,采用射线分裂追踪技术对空间射线进行标记与归类,将复杂环境和目标的强散射源进行分离及定量表征.最后基于属性散射中心模型形式,正向确定散射中心模型的参数,构建粗糙地面上复杂目标散射中心参数化模型.文章给出了裸土上坦克的散射中心参数化模型,并将重构的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）图像与可信的高频算法仿真SAR图像进行对比分析,重构结果与仿真结构具有较好的一致性,验证了对该类目标进行参数化建模的有效性,拓展了正向参数化建模目标适用范围.     

不同类型土壤地面与其上方目标散射特性研究

针对超低空目标与地面复合电磁散射的问题,以某型巡航导弹作为超低空目标的典型代表,研究了不同类型土壤地面与其上方巡航导弹的散射特性。在考虑不同类型土壤组成成分的基础上,采用四成分土壤介电模型计算其介电常数,分析了土壤介电常数与土壤类型和土壤湿度的关系;以二维高斯粗糙面模拟地面环境,引入锥形入射波克服粗糙面的边缘衍射,应用基于物理意义的双网格法(Physics Based Two Grid, PBTG)结合稀疏矩阵规范网格法(Sparse Matrix Canonical Grid, SMCG)仿真分析了土壤类型、入射波频率与极化等因素对地面环境电磁散射特性的影响;基于目标与环境的复合表面积分方程,研究了不同类型土壤地面与巡航导弹的复合散射特性。分析表明:巡航导弹与粗糙面相互作用,使三种类型土壤地面的散射系数均有所增大。研究成果为不同类型土壤地面环境遥感探测及其上方超低空目标的探测提供了理论参考。     

地表车体的电磁散射研究收稿日期:2000-11-03

分析了在地面影响下的车体的散射.首先应用色散的时域有限差分 (FDTD)方法计算了车体与地面的时域波形,并得到了地面的反射系数,最后给出了车体的不同角度下的雷达散射截面(RCS)和成像结果,并与实验结果作了对比,两者十分吻合.     

基于极化散射特性的空间锥体目标宽带回波对齐

包络对齐是宽带回波预处理中重要的一部分,然而对于空间锥体这类只有较少散射中心且目标存在微动的情况,现有的包络对齐方法并不能得到较好的对齐结果。对于一些利用宽带回波进行微动目标参数估计的算法,包络对齐是其算法的关键一步。该文提出一种基于极化散射特性进行包络对齐的算法,算法首先利用极化谱估计与幅相联合估计(P-CAPES)超分辨方法估计宽带极化回波中的散射中心的数目、位置和极化散射矩阵,然后计算前后时刻回波散射中心的极化相似性参数,最后利用得到相似性参数进行包络对齐。基于电磁计算数据的实验结果验证了算法的有效性。     

复杂雷达体的二次电磁散射

讨论了用几何光学和物理光学方法计算两面元对上的二次电磁散射。建立了二次散射理论模型，并利用快速射线追踪搜索算法计算了典型形体及复杂目标的二次散射。计算表明该方法结果与理论值非常接近，而且处理计算速度非常快，在复杂目标可视化预估系统中可提高预估速度和可靠性。     

检测SAR图像中径向慢速动目标

该文提出了一种从SAR图像中检测径向匀速动目标的方法,将SAR图像信号在频域分为正频部分和负频部分,静止背景的正负频分布对称,而径向动目标的多普勒质心与静止背景相比有一频移,信号在正负频域能量分布不对称。将分开的正负频域信号分别回到时域成像,计算这两幅复图像对应位置的模差绝对值,可对消静止背景,突显出径向动目标。仿真数据表明本算法有效。     

Electromagnetic imaging of underground targets using constrainedoptimization

Several high-frequency electromagnetic techniques have been used in recent years to detect and identify buried objects. Post-processing of the collected data is performed in many of these techniques to obtain high-quality images of buried targets. Accurate reconstructions of the target's constitutive parameters can be obtained by casting the imaging problem in terms of an inverse electromagnetic scattering problem. A number of techniques have been put forth recently to invert the electromagnetic data to obtain such images. The authors use a frequency-domain Born iterative method to reconstruct images of shallow targets. The Born iterative technique requires successive solutions to a forward scattering problem followed by an inverse scattering problem at each iteration step. They use a finite-difference time-domain (FDTD) algorithm to solve the forward scattering problem and constrained optimization for the inverse problem. Two-dimensional simulated data for several canonical objects buried in the ground are obtained using the FDTD technique. The same FDTD code is also used in calculating the Green's function required for solving the constrained optimization problem. Lossy, inhomogeneous ground models are used in several simulations to illustrate the use of this technique for practical situations. The inversion process can be used to reconstruct images for many realistic dielectric contrasts for which a linear Born approximation fails. Moreover, it is also shown that a small number of measurements results in accurate reconstructions with this technique. Use of multiple frequencies is also investigated     

分布光纤拉曼放大器多路干涉的两种新分析方法

在总结目前存在的分布光纤拉曼放大器瑞利散射噪声性能分析方法的基础上 ,提出了两种新分析方法。第一种方法给出一个简单的解析表达式。第二种分析方法是在解析式的基础上进行迭代 ,计算精度得到较大提高 ,而计算时间大大减少     

极化SAR目标相对最优极化研究

极化SAR通过测量地物目标的散射回波得到极化散射矩阵或Stokes矩阵，利用极化合成技术得到任意发射和接收极化组合下的天线接收功率。目标相对最优极化就是选取一种收发极化状态使得研究目标和背景地物的接收功率对比度达到最大。文中首先分析了目标相对最优极化的模型，指出了它们的优缺点，然后提出了一种新的改进模型，并用交替迭代方法进行了模型的解算，最后结合荷兰Flevoland地区全极化数据作了试验，证明了其有效性和正确一陆。     

Remote detection of a thin slit in a thick ground plane

A method for detecting a thin slit in a thick ground plane is discussed. The method is based upon detecting the slit resonances which occur when the thickness of the ground plane is approximately an integer order of half-wavelengths. A theoretical model for the scattering from a two-dimensional slit by a short current element is also described. Both theory and experiment display the slit resonances.