基于实波束扫描的相控阵雷达前视成像

实现机载或弹载雷达正前方目标区域高分辨力成像对提高着陆安全性或制导精度有着重要的意义,基于相控阵雷达(PAR)工作原理,建立前视扫描过程中的回波信号模型,对目前广泛研究的解卷积前视成像方法进行了深入分析,指出其未能有效提高方位分辨力的原因,并在此基础上提出了一种基于压缩感知理论的扫描雷达前视成像方法。该方法通过对大时宽带宽积信号的脉冲压缩获得径向高分辨,并基于场景中的强散射中心分布具有稀疏性(可压缩)这一事实,利用压缩感知最优化方法获得高的方位分辨力,仿真结果证明了所提方法的有效性,分析了基于压缩感知前视成像方法的性能。该方法同样适用于机械扫描雷达的前视成像。     

迭代收缩阈值雷达前视成像方法

针对机载多通道雷达的扫描前视成像问题,研究了利用迭代收缩阈值算法实现单个通道前视成像的方法,在此基础上提出一种扩展的多通道迭代收缩阈值算法来解决多通道前视成像问题,在理论上证明其收敛性,并给出加快收敛速度的方法。该算法首先通过对各个通道的加权叠加,获得多通道雷达最小均方误差意义下的最优解;然后利用目标的稀疏表示,获得最优解在相应稀疏约束下的稀疏解。理论分析和仿真实验表明,相对于现有扫描雷达前视成像方法,所提方法在算法稳定性、场景复原能力和噪声抑制能力等方面具有明显的优势。     

新一代载人月面着陆器发展趋势研究

月面着陆器是实现载人探月任务的重要组成部分,从任务规划和着陆器参数两个方面对早期美国阿波罗计划中的月面着陆器（ LM）、苏联N1-L3登月计划中的月面着陆器（ L3登月系统）以及最近美国星座计划中的月面着陆器（ Altair）的相关情况进行了分析,并从任务需求、月面环境和研究经费及基础设施方面对LM与Altair月面着陆器进行详细比较,通过比较分析总结出新一代载人月面着陆器将沿着提高乘员运送能力、扩大到达范围、延长航天员生活时间及功能模块化的方向发展,并提出研制新一代月面着陆器应着重解决着陆器推进、结构、着陆障碍检测及缓冲以及月尘防护等关键技术。     

着陆工况对月球着陆器着陆缓冲性能影响分析

复杂的着陆工况对月球着陆器缓冲机构的工作可靠度影响很大。基于典型的四腿式月球着陆器建立月面着陆过程动力学仿真模型,构造了二阶响应面等效分析模型进行敏感度分析,分析了着陆工况各组成因子对着陆器缓冲机构缓冲性能的影响,发现对缓冲性能影响显著的工况因子有足垫与月面摩擦系数、竖直速度、沿z轴方向水平速度、等效月面坡度及绕y轴转角。通过蒙特卡洛模拟研究了工况因子取值对缓冲性能的影响,并通过贝叶斯公式计算了可控着陆工况因子不同取值时的缓冲可靠度。研究发现,采用光滑足垫及降低关闭发动机时着陆器距月面的高度可以提高着陆器的着陆缓冲可靠度。     

月球着陆器软着陆状态跳跃半主动控制

 将磁流变阻尼器应用到月球着陆器着陆机构中,进行减震与缓冲。考虑到着陆初始姿态角的不定和月面斜角的未知,建立起着陆器软着陆动力学模型。基于磁流变液在高速流与长冲程时的阻尼特性,分析了磁流变阻尼器的力学特性。应用安全角面的概念定义安全着陆所要求的着陆初始姿态角与月面斜角之间的关系,建立状态跳跃控制策略,实现软着陆半主动控制。通过与某型被动控制的着陆器进行对比分析,研究了半主动控制。研究结果表明：当允许的最大加速度响应不超过8g时,磁流变半主动状态跳跃控制的安全角面为理想安全角面的0.977 4,是被动控制安全角面的4.2倍,最大加速度变化的相对标准差为被动控制的0.59;而且当着陆初始姿态角以及月面斜角很大时,月球着陆器姿态角变化少,保证月球着陆器平稳着陆。     

比相单脉冲雷达测角与角闪烁研究

比相单脉冲雷达采用和差通道接收信号比相的方法测角。一般认为,雷达事实上并不是在测量目标的方向,而是在测量目标的角闪烁方向。从特殊的两点目标出发,分析了单点目标和复杂目标下比相单脉冲雷达和差通道方式测角的原理与内在异同,探讨了比相单脉冲雷达测角与角闪烁的关系,提出有关雷达测角的新的观点。     

单脉冲成像算法性能分析

单脉冲技术通过比较单个脉冲多路回波信号的信息实现对目标角度位置的精确测量,广泛运用于跟踪雷达中。在雷达成像中引入单脉冲技术可以显著提高前视这一合成孔径雷达(SAR)与多普勒波束锐化(DBS)成像盲区雷达图像的清晰度。本文着重对单脉冲成像算法的成像效果分析方法进行研究。从单脉冲和差比的概率密度函数出发,提出了目标图像位置失真、分辨率以及图像信噪比3个对图像质量进行衡量的指标。分析了决定这3个指标的系统及外部环境参数,并给出了相应的计算方法。最终通过数值积分以及Monte-Carlo仿真实验对理论分析结果进行了验证。     

基于高分辨距离间隔像的频率步进单脉冲雷达测角技术研究

 频率步进雷达合成高分辨距离像时对速度补偿的精度要求很高,而采用高分辨距离间隔像处理则可以大大降低这种要求。首先分析了高分辨距离间隔像成像的一些问题;然后阐述了基于高分辨距离间隔像的单脉冲雷达测角机理,并且提出了3 种过采样条件下的单脉冲雷达距离间隔像测角算法,进行了计算机仿真,结果表明距离间隔像交叉项选大测角方法性能优于其它两种方法。     

用于着陆和滑行的双极化毫米波雷达成像

波音防务和空间集团已经开发了一种具有高分辨力、双极化区域成像的毫米波(MMW)战术导弹雷达系列.为了获得数据和测试性能,这种雷达已经安装在B757和UH-1B直升机上进行试验.在试验期间,以10°、3°和1°的俯角建立了跑道和其它机场各部分的毫米波数据库.简化的图像表明:毫米波雷达的极化,在给出着陆辅助信息方面,具有很强的有效性.波音为区分战术导弹目标而开发的双极化算法,能够区分机场物体,可显示自主的全天候飞机着陆和滑行路径.在平视显示器上还可提供如下项     

一种微波关联成像的新方法

将强度关联量子成像理论引入到雷达成像技术中,提出了一种全新的微波关联成像方法。向目标发射多个幅度、相位可控的单元信号,同时记录各个信号的状态并结合距离信息制作＂成像底版＂,通过对回波信号和＂成像底版＂的关联结果进行数理统计后可实现雷达高分辨成像。     

基于复近似消息传递的前视雷达成像分辨率增强算法

当机载/弹载雷达工作在前视状态时,由于成像场景内不同角度处目标的多普勒差异很小,很难得到 高的角度分辨率。针对海面舰船目标的前视成像应用,利用成像区域具有明显稀疏性的特点,提出一种基于复 近似消息传递压缩感知处理的前视成像角度分辨率增强算法,建立前视成像的线性观测信号模型,给出复近似 消息传递的迭代计算过程,以及多通道雷达前视成像的处理流程。通过仿真数据和 X 波段雷达实测数据的处 理结果验证了该方法的有效性。     

基于组合导航的月面起飞自主对准技术

针对载人登月返回任务中月面起飞过程中的自主对准问题,采用星间链路、天文观测以及惯性测量的组合方法,进行非线性状态估计(二阶分离插值滤波—DDF2算法)以获得高精度着陆器的位置,并利用获得的位置信息对惯性导航进行修正,以消除惯性导航过程中产生的积累误差。仿真结果表明,该组合导航方法能够提供高精度的自主定位,为月面起飞提供可靠性保障。     

步进频率单脉冲二维像成像仿真及用于识别的研究

探讨了单脉冲雷达三维成像的原理以及方法.通过计算机仿真,基于实验室实测的目标二维重点散射源图,获取了任意目标的二维像,并和ISAR三维成像作了比较.就二维图形数据的特征提取进行了有意义的探索,提出了一种数据合成的方法,在此基础上经过仿真实验,得到了较为理想的目标识别结果.     

电子对抗技术的仿真

最近已研制成功一种用于鉴定电子对抗(ECM)技术—如“对眼”(CrossEye)技术—效果的设备,该技术从分置的独立天线向敌方雷达系统(如单脉冲雷达)发射射频(RF)信号。这项发明将雷达发射的RF信号分为两路,加上ECM信号,并在每个脉冲重复间隔后校准雷达-ECM混合信号,使之达到相位和幅度平衡。再将该信号在仿真雷达天线处下变频至中频。此天线之后,注频网络又将该信号的频率上变频,加上计算机控制的输入(包括回波信号),然后送到雷达接收机进行最后处理。     

随机馈相方案的仿真对比及阈值参数C的优化分析

为减小数字式移相器造成的量化相位误差,需要对每个天线通道的相位进行随机馈相处理。在相控阵雷达波控系统的随机馈相方案中对常见的二可能值法和零相位误差法进行了仿真,结合与天线理想方向图馈相的误差及多次计算得到的方差,得出二可能值法部分随机馈相方案误差较小、算法稳定,之后对部分随机馈相的关键阈值参数C的取值范围进行了讨论,得出不同波束指向下效果较好的阈值区间,最后通过遗传算法优化计算得到了副瓣电平最低时的最佳馈相编码方案。结果表明:在某个波束指向下,通过选取合适的部分随机馈相的阈值参数,能够在不影响天线指向方向的基础上降低副瓣电平;而当波束指向角越大时,阈值参数C的值越小。     

一种MIMO雷达幅相误差估计方法

 针对单基地相关多输入多输出(MIMO)雷达中存在的阵列幅相误差问题进行了研究。给出了单基地相关MIMO雷达的阵列模型,并提出了一种MIMO雷达幅相误差估计方法。利用发射正交信号对阵列接收信号进行匹配滤波,可分离得到类似传统阵列的"虚拟阵列",利用分时信源数据将该阵列中真实导向矢量中信源波达方向(DOA)引起的相位与幅相误差分离开,通过构造代价函数得到波达方向估计值,进而分别得到发射阵与接收阵的幅相误差的估计值,同时给出了误差引入量分析。最后通过仿真验证了该方法的有效性。本文介绍的方法简单可行,适用于任意构型MIMO雷达的幅相误差估计。     

基于步进频的雷达成像算法研究

在多目标情况下,雷达接收的信号是目标各点散射的矢量叠加,高分辨率的成像可以实现各目标的分离。用于目标成像有多种算法,本文使用基于步进频的卷积-反投影算法(B-P算法)对回波信号进行处理,得到了二维的目标像,同时在增加一根接收天线的情况下,也可以获得各散射点的高度信息。仿真结果验证了该算法的有效性。     

振幅和差式单脉冲二次雷达幅相不一致分析和改进方案

单脉冲二次监视雷达(MSSR)已成为我国空中交通管理(ATM)系统的重要组成部分,不仅具备常规雷达的跟踪定位、目标识别和高度确认功能,同时还具有更快的数据获取速度及更高的测量精度,大大提高ATM的能力。振幅和差式单脉冲测角技术是通过比较和差通道的幅度而得到,因此,雷达接收机的动态范围内其振幅特性和相位特性必须保持一致。但在实际应用系统中,由于雷达零件制造存在公差,部件使用过程中不可避免地会逐渐老化从而引起参数的改变,元器件使用过程因温度变化引发电路失调和失配,以及外界杂波的相互影响等,雷达接收机通道之间幅相不一致难以避免。     

基于稀疏分解的空间目标双基地ISAR自聚焦算法

空间目标双基地逆合成孔径雷达（ISAR）成像中,双基地角时变会造成二维图像的散焦。针对此问题,在三大同步理想可实现的条件下,以平稳空间目标为研究对象,分析了空间目标双基地ISAR成像原理,研究了双基地角时变对二维图像散焦的影响机理,提出了利用稀疏分解实现高精度自聚焦的算法。首先,将半双基地角的余弦进行泰勒展开;其次,结合目标的平动及转动条件,将成像相位项用多项式建模;然后,利用稀疏分解算法估计多项式的二次项系数,据此构建补偿项完成相位补偿。算法利用L-曲线准则选取正则参数,基于目标尺寸的先验信息构建冗余基的高分辨因子,利用推广的正则化欠定系统聚焦求解（FOCUSS）算法实现稀疏表示系数的估计,在恰当选取词典分辨率的条件下,算法可实现二次相位项的精确补偿,仿真实验验证了算法性能优于常用的非参数化自聚焦算法。     

基于最小熵的多通道SAR系统相位误差估计与补偿

采用多通道合成的方法来增加信号带宽,是提高合成孔径雷达(SAR)系统距离分辨率的一种有效技术手段。针对多通道间相位失配的问题,建立了通道相位误差的频域多项式模型,提出了一种基于最小熵的通道相位误差估计与补偿方法。以距离向压缩脉冲图像的信息熵作为目标函数,误差多项式系数为估计变量,基于最小熵准则建立了相位误差的最优化估计模型。该方法能有效弥补内定标或外定标方法的不足,且不依赖于成像场景的地物类型,只需抽取少量回波数据作为误差估计的样本,具有耗费存储空间少、收敛速度快、不损失信噪比的优点。对不同场景的八通道实测数据进行了处理,实验结果验证了本文方法的有效性和稳健性。