强海杂波背景下目标检测方法综述

高频地波雷达被广泛应用于海面目标的检测,而由于海杂波的分布散射具有很强的动态特性,通常情况下成为了海面目标检测的主要干扰成分.因此,在强海杂波背景下进行目标检测的关键在于如何有效抑制海杂波.从循环对消、子空间分解、模型预测以及分形特征这几方面对海杂波抑制技术进行综述、分析和总结,为后续对海面目标检测提供参考.     

变浅效应调制的复杂动态海面杂波特性研究

为了解近岸浅水域雷达海杂波特性,针对变浅效应调制的近岸海面,分别用非线性水动力模型对海面进行几何建模,用二阶小斜率近似模型对海面杂波进行建模。通过对海面散射场的散射振幅对粗糙海面的斜率作幂级数展开,获得相应的散射场,讨论了近岸动态海面后向散射特性和散射回波的多普勒谱特性。研究发现:在小风区不同水深的海面斜率差异较小,在大风区不同水深的海面斜率差异变大,表明水深对波浪形状的影响随风区增大而变大;在相同条件下,浅水与深水区域对应的海面后向散射系数差值在风区较大时更明显,大风区的浅水海面多普勒谱中心频率增幅也最为明显,尤其是对水平极化。研究对近岸海域雷达目标探测和识别、滨海区域海洋遥感及相关应用有一定的指导意义。     

星载干涉合成孔径雷达高度计波束指向优化设计新方法

基于干涉合成孔径雷达(InSAR)体制的星载高度计能实现高分辨率、宽幅、高精度海面高程测量。传统合成孔径雷达(SAR)系统波束指向设计方法以SAR图像近远端噪声等效后向散射系数差异最小化为优化目标,星载InSAR高度计对海入射角小,如采用传统波束指向设计方法将面临系统近端测高性能优于远端等问题。为使远端测高性能满足应用精度指标要求,系统需提高雷达发射功率或增大雷达天线尺寸,这对卫星系统提出了较高的要求。提出了面向测高应用的星载InSAR高度计波束中心指向设计新方法。该方法通过调整雷达波束中心指向实现全场景测高性能最优化,可有效降低传统设计方法中SAR载荷对发射功率等卫星指标的要求,对未来我国发展InSAR体制海面高度计系统设计具有重要的指导意义。仿真分析结果验证了新方法相对于传统设计方法的优越性。     

基于FY-3C星微波成像仪毫米波通道的海面大风算法研究

对基于FY-3C星微波成像仪(MWRI)毫米波通道的海面大风算法进行了研究。根据在中国海域观测到的海面后向热辐射数据,认为联合多个毫米波通道分析方法可利于海面大风反演。对中低风速(0~15m/s)下D-矩阵算法进行修正,给出了适于MWRI的海面风速反演新模型。与浮标数据拟合结果表明:FY-3B,C星MWRI均方差(RMS)分别为1.24,1.18m/s。用带泡沫散射层的双尺度随机粗糙面的复合模型计算后向热发射。考虑各通道频率、灵敏度和定标精度等因素,用回归分析法分析了各通道热辐射特性随海面风速变化的不同响应特性,建立了适于FY-3C星MWRI的大风风速反演模型。中低风速模型和大风速模型反演的全球海面风速分布结果表明:中低风速精度标准差1.2m/s;反演大风数据和海岛固定浮标数据有一致性,模型的实际应用效果较好,可为我国沿海的大风监测和预警提供保障。     

海洋二号卫星特点及应用

<正>一、任务简介海洋二号(HY-2)卫星是中国海洋动力环境探测系列卫星的首颗卫星,其主要应用目标是监测和探测海洋动力环境参数,实现全天时、全天候对海面风场、海面高度场、浪场、海洋重力场、大洋环流和海表温度场等重要海洋参数的综合监测,提高灾害性海况预报水平,为国民经济建设提供服务,为海洋科学研究、全球气候变化提供实测数据。     

导弹目标全频段散射特性研究

讨论了目标的低频、谐振、高频散射区域及散射特点 ,给出了用于低频散射理论建模的矩量法 (MoM)、高频物理光学法 (PO)和物理绕射理论 (PTD) ,最后以图示的形式给出了某导弹的低频散射与高频散射的结果     

基于数值方法的三维激光海面漫反射特性研究

为提高卫星海色遥感技术在实际应用中的效率,对不同海况下不同入射角度的三维激光海面漫反射特性进行了建模仿真计算,并在实验室条件下对激光入射波动水面后产生的散射场能量分布特性进行了研究。根据麦克斯韦尔方程和边界条件分析了散射场在各向分量间的耦合关系,矢量分解后得到了6个标量方程并用矩量法进行离散,给出了离散后的矩阵方程。用稀疏矩阵规则网格法(SMCG)求解矩阵方程,求解时采用共轭梯度法(CGM)计算。在对有限照射区域进行计算时,为减少边界效应产生的误差,用能量强度服从高斯分布的三维锥形波模拟入射激光束。仿真计算了不同粗糙度海面的三维双站散射系数,结果发现:对相同粗糙度海面模型,入射角度越小,粗糙面对激光的漫反射就越大,散射场的能量分布也越均匀。用实验对仿真结果进行验证,结果表明:与基尔霍夫近似(KA)和二维前后向迭代法(FBM)相比,该方法能准确表示波动水面的三维激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。     

海洋二号卫星A星微波散射计在台风遥感监测中的应用

海洋二号卫星A星(HY-2A)搭载的微波散射计具有全天时、全天候的全球海面风场观测能力,每天可以观测全球90%的区域,捕捉到全球海域几乎所有的海洋气旋,是目前在轨运行的唯一具有该能力的海洋微波有效载荷。同时,微波散射计还可以确定台风强度、位置、方向和结构,为台风灾害的预警和预防提供有力的数据支撑。     

基于MATLAB/Simulink的HY-2星载微波散射计系统仿真建模

为实现星载微波散射计的优化设计,利用MATLAB软件搭建了海洋二号(HY-2)卫星微波散射计系统仿真模型。首先,参考其初样设计阶段的仿真模型,根据其最终设计方案和参数设置,对发射机、接收机、信号处理单元三个主要模块搭建仿真模型。其次,模拟海面风场监测过程,将仿真模型划分为信号源、发射机、海面回波、接收机、信号处理单元和结果输出六部分,并在初样设计模型的基础上引入信道特性,完善仿真模型。最后,利用雷达方程解算海面后向散射系数,验证了模型的正确性,可为我国后续微波散射计的设计和优化提供仿真分析手段。     

数据融合技术在海洋二号卫星数据中的应用

海洋二号（HY-2）卫星搭载的微波散射计和扫描微波辐射计一天沿轨数据不能完全覆盖全球海域,文章提出了基于数据融合技术的解决方法。该方法以HY-2卫星获取的海面风场和海面温度场作为数据源,分别利用最优插值算法和时空权重插值法对HY-一2卫星微波辐射计和散射计获取的海面温度场和海面风场数据进行数据融合,在不降低分辨率的基础上,使得一天对全球海域的覆盖率从90％提高到100％。此融合方法可应用于HY-2卫星数据业务化系统中。     

扇形波束圆锥扫描微波散射计方位多普勒滤波分辨率分析

星载微波散射计可以提供全球、全天候的海面风场数据,是能够同时测量海面风速和风向的有源微波遥感系统。扇形波束圆锥扫描体制微波散射计是一种新型体制的微波散射计,这类散射计采用多普勒滤波来提高方位分辨率。文章首先介绍了扇形波束圆锥扫描微波散射计的基本概念,在此基础上分析了天线圆锥扫描速度的范围及其对驻留时间的影响;随后结合卫星轨道参数和地球椭球模型,仿真分析了天线扫描区域内的多普勒特性,根据系统参数,仿真分析了方位多普勒滤波后的分辨率。     

基于三轴磁强计与雷达高度计的融合导航算法

为了减小近地轨道(小于1000km)地磁导航的估计误差协方差，提高导航的可靠性和准确性，在地磁导航系统中引入雷达高度计作为一个新的测量设备，提出了一种基于三轴磁强计与雷达高度计的融合导航算法。该算法取卫星的位置和速度向量作为状态向量，建立状态方程；取卫星周围的磁场强度和卫星到星下点实际海平面距离求出的地心距，作为观测量建立观测方程；利用扩展卡尔曼滤波构成一种融合导航算法。仿真结果表明，提出的融合导航算法对轨道位置的估计误差小于20米，速度的估计误差小于1米／秒，导航算法的精度和收敛性都优于使用单一地磁导航的系统。     

FVTD在电磁散射问题中的应用

针对以往时域电磁散射数值方法网格剖分等缺点,将基于计算流体力学(CFD)的时域有限体积法(FVTD)中成熟的贴体网格剖分技术引入到对电磁散射的计算.首先阐述了该算法的基本原理、公式,然后分析了算法解题思路、特点,最后以几种二维物体雷达散射截面计算为例,分析、研究了FVTD在电磁散射中的应用,结果表明,FVTD是一种高效准确的时域方法,对解决电磁散射问题有一定的理论和应用价值.     

空间飞行器目标电磁散射特性分析

根据某空间飞行器及目标几何模型,用高频近似法计算飞行器的电磁散射和角散射线偏差等,计算结果与矩量法(MOM)及暗室测试结果吻合,验证了算法的正确性,并给出了该空间飞行器雷达散射截面积(RCS)的统计结果、角闪烁在近距离的变化,以及模拟运动过程中散射特性随时间的变化。结果表明:该空间飞行器点频后向RCS满足χ2分布模型;在远场,角闪烁引起的线偏差与距离基本无关,在近场,线偏差与距离密切相关;动态散射特性与运动中的相对姿态和距离等密切相关。     

在直升机平台上进行高分辨率SAR／ISAR成像

海上监视对高分辨率雷达成像模式特别感兴趣。在海上监视应用中，可以使用高分辨率雷达成像模式来支持对已经用传统搜索功能和跟踪功能检测到的海面目标的分类和可能的识别。     

一种提高超宽带雷达目标识别概率的方法

首先利用电磁散射理论分析了空中目标在超宽带(UWB)雷达照射下的电磁散射特性,阐述了UWB雷达目标识别的方法与步骤,然后对回波信号的相参积累用于提高UWB雷达目标识别概率的效果进行了分析。理论分析和计算机仿真结果均表明,在低信噪比的情况下,相参积累方法可以提高UWB雷达的目标识别概率。     

雷达高度计采用准最大似然估计算法的波高精度分析

在雷达波高测量中，准最大似然估计器总存在误差，这就影响了雷达高度计的精度。本文根据雷达高度计中的准最大似然估计器的理论，对联合参量（高度、海面波高、信噪比）中的波高误差进行了推导，得知波高精度和脉冲累积量、信嗓比、波高有密切关系。文中简介了最大似然估计的基本原理及性质。同时采用准最大似然估计算法计算波高误差。结论表明，要提高波高的测量精度，需提高信噪比，增加累积量。但这会受一些条件限制．需综合考虑。     

曲线拟合参数估计法的目标散射中心提取

提出了一种基于几何绕射理论(GTD)模型的曲线拟合参数估计法,用于目标散射中心的提取.根据二维散射中心GTD模型,分角度分离目标的距离向散射中心,对不同角度的散射中心距离和幅相进行曲线拟合,提取目标二维散射中心参数,可估算散射体的曲率半径,较精确地计算转台中心至天线的距离.算例表明:对大角度成像、遮挡、平板散射等用该法重构的雷达散射截面(RCS)与原始数据较吻合.     

星载微波散射计的定标技术

星载微波散射计是用来测量海面风速和风向的一种遥感设备。系统定标是散射计能够进行精确测量的重要一环。文章介绍了散射计定标技术的相关理论,给出了国外星载微波散射计的定标方法,并作了分析比较。     

海杂波多不规则碎片特征

海杂波是指被雷达发射脉冲照射的局部海面的后向散射回波。由于复杂的海杂波信号取决于海平面上复杂的波浪运动，因此从非线性动力学角度来研究海杂波是合理的，尤其是用混沌理论替代简单的基于随机过程的观点。过去十年中加拿大McMaster大学的Simen Haykin博士带领的小组采用混沌理论，以非整数不规则碎片维数和正的李亚彭诺夫(Lyapunov)指数为特征的混沌吸引假设为基础，进行了海杂波数据分析，他们得出了海杂波信号具有混沌特征的结论。也就是说，复杂的海杂波波形是由几个模式(即自由度数)的非线性确知相互作用所产生的。但是以数字估计的非整数不规则碎片维数和正的李亚彭诺夫(Lyapunov)指数可能无法充分表示混沌特性。最近Cowper、Mulgrew、Noga和Davies都分别对雷达的海杂波混沌特性提出了置疑。在本文中，我们采用由Gao和Zheng提出的针对确知混沌的直接动态试验法来证明持续两分钟的海杂波数据不具有混沌特性，该试验法是低维混沌较精确的标准方法之一。同时我们也对这组海杂波数据进行多不规则碎片分析，可以看出原始海杂波的振幅信号近似于多不规则碎片模型，而由采集用以衡量海平面上连续波浪能量的振幅信号连续本地最大值所形成的包络信号，则完全满足多不规则碎片模型。产生这种差异的一个可能解释是，当时间标尺短得足以能够表示对应于海面上起伏的单个波浪运动的详细信号时，多不规则碎片的度量标尺就会被破坏。这些情况决定了振幅信号近似于对数正态分布，而包络信号，即海平面连续波浪的能量，则完全满足对数正态分布。以前已观察到振幅信号呈近似对数正态分布，而使用相乘多不规则碎片理论，就可以得到如原稿中讨论的那样，从理论上证明海杂波呈对数正态分布。海杂波具有多不规则碎片特征的结论对海平面上点目标的检测可能具有积极的意义。