距离多普勒成像和多散射点定位

距离多普勒雷达成像系统的基本任务是利用雷达回波信号的距离和多普勒信息重构目标反射率的空间分布。本文把用逆合成孔径雷达对运动目标进行距离多普勒成像当作多散射点定位问题来研究,把成像雷达信号处理的两个关键,运动补偿和成像作为最大似然估计问题一起求解。原则上需进行多维搜索,一般情况下,目标上散射点的个数、位置以及目标的轨道运动都先验未知,这种求解的计算量极大。在若干合理的假设成立时,可引入DFT,免去估计散射点个数和位置,大大减少搜索维数,并可利用FFT,从而大大提高计算效率。这样做的代价是最终的成像质量有所下降。当目标轨道运动模型可用二次的距离时间函数描述时,只需进行二维搜索,文中导出了进一步简化的相位补偿和成像算法,并给出了计算机模拟结果。     

线性预测数据外推超分辨雷达成像

距离—多普勒成像雷达的距离分辨力和横分辨力分别取决于发射信号的有效带宽和目标相对于雷达视线(RLOS)在相于处理区间内的转角。本文研究线性预测数据外推离散傅里叶变换(LPDEDFT)超分辨成像方法,旨在突破普通的FFT距离多普勒处理的限制,提高距离—多普勒成像雷达的分辨力。LPDEDFT在概念上和计算上都比较简单,分两步进行,先用线性预测方法把观测数据外推到观测窗之外,然后对外推过的数据进行普通的离散傅里叶变换。文中给出了B—52飞机缩比金属模型微波暗室转台实测数据和飞行中的Boeing-727飞机外场实测数据的成像结果。LPDEDFT与普通的傅里叶方法相比,在相同信号带宽和目标总转角的条件下可以得到更高的图像分辨力,或者可以用较小的信号带宽和目标总转角获得相同质量的图像。     

STAR2000发射信号序列剖析

全固态S波段航管一次雷达STAR2000发射信号为一定的发射脉冲序列，这是航管一次雷达提高发现概率与距离分辨力、实现远近距离目标探测、解决盲速和距离模糊的基础，本文对STAR2000的发射脉冲序列进行技术剖析。     

高空风对飞行的影响在雷达模拟机中的建模和实现

提出了一种简单易行的在雷达模拟机中对高空风进行建模的方法，并在此基础上设计出比较逼真的三维高空风实现，不但对飞行的水平位置坐标有影响，还会对飞行的垂直位置坐标产生作用。改进模型主要采用三维马赛克的设计模型，设计上简单明了，实现上清晰可行，达到了良好的效果。     

大转角条件下二维计算雷达像的改进

为提高转台目标成像时的横向分辨率,需增大转角,而增大转角会引起雷达像模糊。文中在频率空间的直角坐标系中用板块法仿真出大转角转台目标的雷达回波数据,然后用二维快速傅里叶变换对回波数据进行处理,从而获得转台目标的雷达像。经过对仿真数据进行验证,用该方法获得的二维雷达像,其质量高于用极坐标回波数据所成的像     

基于脊波变换的三维工业CT图像空间距离测量

工业CT是一种应用广泛的射线无损检测技术,工业CT三维图像的测量是其中重要的组成部分。本文利用脊波变换,初步实现了三维工业CT图像的空间距离测量。首先对三维图像进行三维Radon变换,得到投影值构成的二维图像(称为投影值图像)。然后在待测量位置画一条直线,对直线上的灰度值进行小波变换。根据变换后的小波系数确定投影值图像的边缘位置,从而求出三维图像内两点的距离。仿真实验表明:采用本文的脊波方法测量三维工业CT图像的两点空间距离可达到较高精度。     

基于自适应压缩感知与处理的雷达多目标跟踪

自适应压缩感知与处理方法(Adaptive Compressive Sensing and Processing,ACSP)能够减少计算负荷,但现有的基于自适应压缩感知与处理的雷达目标跟踪方法仅限于单目标的跟踪,针对该问题,提出将自适应压缩感知用于雷达多目标追踪。通过对回波进行稀疏表示,设计改进字典(稀疏变换矩阵)。在测量过程中,采用自适应权重替代随机高斯矩阵,构造和配置感知矩阵,基于压缩感知采样的接收数据来建立测量模型。由于测量与目标状态的非线性关系,采用结合联合概率数据关联方法的似然粒子滤波器对目标状态实时顺序估计,从而克服了多目标跟踪中的数据关联问题。理论仿真实验结果表明,改进的自适应压缩感知与处理方法实现了对多目标跟踪。     

基于Hilbert变换的模态密度获取研究

提出了在试验获取模态密度时引入Hilbert变换来提高精度的方法,使用两种方法在不同边界条件下对一块薄板的模态密度获取进行了试验研究,这两种方法分别是加速度原点频响函数虚部平均值法和引入Hilbert变换平均值法。并将两种方法的获取结果与数值计算结果进行了对比分析。结果表明,引入实测加速度原点频响函数的实部Hilbert变换求解模态密度时,平均样本数目增加了一倍,比仅用实测加速度原点频响函数的虚部计算的结果更接近于理论和数值计算结果。     

神经网络在未来超分辨雷达中的应用

最新的技术发展已为研制超分辨雷达创造了条件。它能够突破普通雷达基于匹配滤波原理的分辨能力,而实现超分辨。超分辨雷达的巨大计算量通常来自求解非线性最小二乘问题时的多维搜索。本文针对这一问题,研究了雷达信号处理中的两个典型例子:(1)利用阵列处理检测个数已知而方向未知的雷达目标;(2)对波音727飞机进行超分辨距离多普勒成像。说明Hop-field神经网络通过集体运算能够求解各种困难的最优化问题,因而在未来的超分辨雷达中有广阔的应用前景。     

欧拉角在飞行航迹仿真中的应用

在考虑地球曲面影响时,飞机定常飞行过程中经度、纬度、航向角一般均在发生变化,以这些参数作为变量的仿真过程计算较为复杂。引入欧拉角表示飞机位置和航向的信息,能更直观反映飞机航迹的特性,计算过程非常简便,尤其在定常飞行情形下,只有一个参量发生变化。根据球面三角几何中的关系,欧拉角参数和经度、纬度、航向角参数可以方便进行换算。文中还推导了飞机转弯、交会、追逐过程中欧拉角参数表示方法。算例结果表明,用欧拉角参数方法能够有效、方便地表示飞机飞行过程中位置、航向及其变化的信息。     

基于优化加权高分辨距离像的雷达目标识别(英文)

对雷达目标高分辨距离像进行特征加权可以解决高分辨距离像各距离单元因目标姿态变化而导致的稳定性不一致问题。针对已有加权系数求解方法存在的不足,提出一种加权系数优化方法。该方法通过定义目标函数来度量不同雷达目标之间加权高分辨距离像的可分性,并采用梯度下降算法优化加权系数值,从而达到增强高分辨距离像稳定距离单元作用,减小不稳定距离单元影响的目的。基于5种飞机目标模型高分辨距离像的仿真实验表明,该方法可以有效优化加权系数,并提高雷达目标识别率。     

雷达的目标识别技术

对雷达自动目标识别技术和雷达目标识别过程进行了简要回顾。研究了相控阵雷达系统中多目标跟踪识别的重复检测问题。提出了角度相关区算法，分析了实现中的若干问题。通过在相控阵雷达地址系统中进汀的地址实验和结果分析表明，采用角度相关区算法对重复检测的回波数据进行处理时，将使识别的目标信息更精确，从而能更早地形成稳定的航迹，达到对目标的准确识别。     

利用电磁仿真数据研究ISAR运动补偿和成像

本文利用板块法对运动目标进行电磁仿真,根据Stratton-Chu积分,通过目标CAD造形和表面板块生成,每一板块元与目标实际表面之间的最大误差不得大于入射雷达波波长的十六分之一,从而将目标的三维曲面矢量电磁散射积分简化为每一板块面元上的二维平面矢量积分之和,获得静止目标的散射场,然后通过目标运动轨迹模拟,考虑由于目标的运动而引起的雷达回波相位的变化,实现运动目标的电磁仿真。利用这种电磁仿真方法模拟产生64×128个回波数据,用频域法进行距离对准,用最大似然方法进行相位补偿,目标轨迹运动引起的距离变化用时间的二次函数拟合,研究了用X波段雷达对一架匀速直线飞行飞机的ISAR运动补偿和成像。     

高超声速球模型及其尾迹电磁散射试验研究

介绍了利用X、Ka波段雷达系统在中国空气动力研究与发展中心超高速所弹道靶上测量φ10mm的非烧蚀钢球模型和φ10mm烧蚀铝球模型、铜球模型及其尾迹的雷达散射截面(RCS).模型速度大于5km/s,飞行环境压力为3173~11219Pa,雷达测量方式为x波段单站,Ka波段双站.试验时,模型飞过天线波束区时,雷达系统测量模型及尾迹X、Ka波段的近场雷达电磁散射特性.经过近远场变换,利用"距离-多普勒"的ISAR成像原理对模型及其尾迹进行一维距离成像,得出总体RCS和沿模型及尾迹沿飞行轴线的分布RCS和一维距离像.试验结果表明:在本文试验条件下,钢球模型、铝球模型和铜球模型本体RCS均大于尾迹的RCS;在相同飞行速度和环境压力条件下,铝球和铜球的尾迹RCS均远大于钢球的尾迹RCS.     

飞机调姿测量点的激光跟踪仪可视化定位

飞机部件装配过程中调姿测量点的可视化定位是实现飞机自动化装配的重要部分。可视化定位系统是由高清摄像头和激光跟踪仪两部分组成。本设计基于OpenCV软件对摄像头采集的视频流进行图像处理,在摄像头视野中自动搜寻目标靶点位置信息,对目标点进行交互式选定。再经过图像处理过程提取出激光光斑,得到光斑像素坐标,由激光跟踪仪进行激光的跟踪控制,采用逐次逼近算法将激光点跟踪到目标点。     

基于相对距离估计的空间非合作目标跟踪方法

在采用光学手段的天基目标远距离跟踪过程中,由于仅有测角信息,存在目标跟踪精度随时间累积下降或目标丢失问题。针对该问题提出一种基于相对距离估计的静止轨道空间非合作目标跟踪方法。首先,以主航天器坐标系为参考,构建非合作目标的相对运动模型,基于Clohessy-Wiltshire (C-W)方程建立跟踪方程;然后,以相对距离作为单位量进行归一化处理,将难以观测的相对距离转化为速度与距离之比,并利用空间目标的坐标估计径向分量,从而得到空间非合作目标的相对运动轨迹。最后,对算法进行仿真验证,以空间目标的实际运动轨迹和预测轨迹的偏差角度为指标考核算法性能。仿真结果表明,在实际工程应用中,该跟踪算法可获得较高精度的运动轨迹,同时便于工程实现。     

考虑重投影尺度因子的特征直线三维重建

文章首先用Plücker坐标表示3D直线;然后用重投影几何误差作为线特征三角法的目标函数,实现算法的最大似然估计;最后用线性和非线性两种方法分别实现空间直线的重建。在重投影时,考虑了每条直线投影时的尺度因子λ,提高了重建精度。真实图像和仿真数据的实验结果表明,该方法能够准确有效地实现直线三维重建。     

基于单应性变换的可见光与毫米波雷达数据标定方法

针对现有的传感器标定方法存在操作步骤繁琐、标定精度低等问题,本文基于雷达扫描平面与地面平行的特点,利用雷达扫描平面和可见光图像平面之间的单应性变换关系,提出了一种基于单应性变换的毫米波雷达与可见光传感器标定方法。首先,在标定场中放置六块金属面板,同时获取标定场中金属面板的毫米波雷达数据与可见光图像,基于点对齐方法获取六组毫米波雷达与可见光对齐目标点集;然后,采用线性最小二乘法计算出雷达扫描平面坐标系与可见光图像平面坐标系之间转换的单应性矩阵;最后,利用单应性矩阵将毫米波雷达目标投射到可见光图像上,完成毫米波雷达与可见光传感器的数据标定。实验结果,验证了本文算法的可行性,能够准确的计算出标定矩阵并稳定的将雷达目标数据标定到可见光图像上,有效提高传感器标定的效率与精度。     

波音727飞机的ISAR成像处理结果

逆合成孔径雷达(ISAR)能够对运动目标进行高分辨率雷达成像。本文利用波音727飞机的外场真实数据研究了ISAR的信息处理,它包括运动补偿和成像。文中给出并比较了实现IS—AR运动补偿的几种方案,它们是距离对准的空域法和频域法,相位补偿的散射点基准法和多普勒中心跟踪法。我们对完成了运动补偿的等效转台数据进行了FFT—距离多普勒成像和超分辨成像。波音727飞机的外场数据处理结果证明了文中所述的ISAR运动补偿和成像方法是正确和有效的,同时也说明了超分辨成像的优越性。它不仅有利于雷达目标的识别和分类,而且能够降低ISAR的大带宽要求和克服大转角ISAR运动补偿的困难。     

重排算法在多目标雷达信号分辨中的应用

本文使用１５年前由柯德锐等人首次在谱图中使用，并经弗朗克斯等人改进并推广的重排算法，对多目标雷达信号进行架次识别，此重排算法简单且极易实施，在重排后失支双线性时，却保持了其他许多可取特性，并换回了Ｃｈｉｒｐ信号和冲击信号的准确定位，针对编队多目标雷达信号的线性调频特点，利用此重排算法在权衡能量聚集性和消重排振荡的同时，实现了对编队多目标雷达信号的分辨。