新体制雷达—分布式孔径相参合成雷达

本文对新体制雷达——分布式孔径相参合成雷达的基本概念、优越性、设计思想、工作过程和关键技术作了简要介绍,以期对深入了解该新体制雷达有所帮助。     

分布式孔径相参雷达预警探测技术

分布式孔径相参雷达是指空间分置的多部雷达在统一的控制和调度下,实现对目标信号级相参探测,具有探测威力大、测量精度高等优势,可应用于防空反导、预警探测、精密跟踪和空间目标监视等领域。本文针对分布式孔径雷达相参探测在预警领域的应用开展技术研究,首先分别给出了一发多收和多发多收相参合成预警探测工作原理;然后从探测威力和检测概率两方面对相参合成预警探测性能进行了分析,结果表明,相参合成对探测威力和检测概率改善效果明显;在此基础上,构建了低频段一发两收相参合成预警探测试验系统,通过对飞机目标相参探测试验验证了分布式孔径雷达相参合成预警探测的性能优势。      

地基分布式相参雷达技术研究综述

地基分布式雷达是由多部单元雷达分置部署、协同工作实现目标探测的雷达系统,部署在地基平台,照射源除自身还可用合作、非合作跨平台照射源,各单元雷达间可信号级相参融合。传统集中式雷达在复杂场景中难以探测识别低可观测目标,分布式雷达有望解决上述瓶颈问题,并实现侦干探通一体化,因此分布式相参雷达体制是未来雷达形态发展的重要方向之一。分布式雷达体系复杂,涉及维度、要素多,须研究探索合理有效的工作范式。本文系统介绍了地基分布式相参雷达发展的新趋势和新技术,通过信号级融合处理,可形成大口径稀疏阵列,获得极窄的高增益波束,可采用更多更先进的信号处理算法探测和精确定位目标。本文介绍该领域最新的研究进展和代表性成果,围绕分布式相参增程探测、分布式相参成像、分布式相参抗干扰、分布式系统同步校准等四个方面的关键问题和技术难点展开论述,并对分布式雷达体制的前景进行了展望。      

动平台分布式相参雷达系统分析

分布式相参雷达通过相参处理,可提升N3倍回波信噪比,从而可大幅度提高目标探测性能,因此分布式相参雷达具有重要的价值。对于地基分布式相参雷达,目前已经进行了大量的研究。本论文将分布式相参雷达系统扩展到运动平台,分析了运动平台下分布式相参雷达所面临的非均匀杂波背景下目标检测以及时/空/频(相)同步等挑战,并对相关问题进行了建模分析,最后对动平台分布式相参雷达系统进行了硬件搭建并对动平台雷达系统性能进行了初步的实验测试。      

分布式全相参雷达的相位差跟踪技术北大核心CSCD

分布式全相参雷达技术要求各单元雷达同时实现发射相参和接收相参,然而为实现发射相参,需要对目标处各单元雷达的发射信号的相位差进行跟踪估计。结合分布式全相参雷达的工作过程,本文提出了基于接收相参工作模式的相位差跟踪方法和基于发射相参工作模式的相位差跟踪方法,通过理论分析可知,前者能实现相位差的理想跟踪,而后者的相位差跟踪结果会受到系统相位同步误差的影响,因此,通过对系统的相参性能进行监测,提出了分布式全相参雷达的相位差闭环跟踪技术,最后,通过仿真对两种相位差跟踪方法进行了验证。本文对分布式全相参雷达相位差跟踪技术的研究,对这一新体制雷达的实现具有一定的理论指导意义。     

分布式相参雷达LFM宽带去斜参数估计方法

宽带分布式相参雷达技术能够有效提升目标测量精度和识别性能,具有重要的研究价值。针对现有雷达装备一般不具有同时对正负调频率宽带线性调频信号进行去斜处理的能力,即在接收相参合成阶段无法通过正负调频率宽带去斜方式获取宽带信号发射相参所需延时相位值的问题,该文利用单元雷达与目标之间存在延时差,将单元雷达发射的宽带线性调频信号等效为目标信号,对接收信号进行互相关处理获取发射相参合成所需的参数值,通过建模和仿真实现接收相参和发射相参合成处理,并对飞机目标进行1发2收相参探测试验,获得了理想的试验结果。该方法具有估计精度高、运算量小和时实性好的优势,可应用于分布式相参雷达工程实现。

     

基于微波光子学的分布式相参孔径雷达

分布式相参孔径雷达(DCAR)是利用多个空间分离的天线孔径,向同一区域辐射信号,实现空间电磁波相参合成的雷达系统,具有系统灵活、探测分辨力高、威力大、成本低等优势。结合微波光子技术在宽带信号产生、传输、处理等多方面的优势,可以使DCAR的性能得以充分发挥。该文介绍了清华大学在基于微波光子原理的高分辨DCAR方面的成果,借助微波光子技术,在接收相参模式下,产生了8.5～11.5 GHz, 0.5 Gbps编码速率的宽带正交调相线性调频波,距离分辨率优于0.05 m、正交性接近30 dB。在全相参模式下,发射波形可灵活切换为宽带相参线性调频波,实现全相参合成。系统产生的波形能满足DCAR各个工作模式的波形需求。实验中,在两部雷达的参与下,通过全相参合成,获得了8.3 dB的信噪比增益。      

分布式相参雷达两种相参参数估计算法的性能比较

针对分布式相参雷达信号级融合的可行性问题,介绍相参融合原理,并以两节点分布式相参雷达为模型,仿真分析时延差与相位差的估计误差对SNR合成增益的影响,得到了相参性能良好条件下的参数估计精度要求。以此为依据,研究基于正交四相编码信号和OFDM-LFM信号的多种相参参数估计算法,仿真结果表明,在低目标回波信噪比下,峰值提取法优于互相关处理算法,多脉冲积累算法优于同算法下一维参数提取法,且各算法均受系统采样频率(时间测量精度)的影响,从而为多雷达间协同探测的模式选择提供了有利参考。     

测试性技术分析与试验验证刍议

测试性质量特性是武器装备试验考核内容之一,攸关武器装备能否快速地检测故障并隔离故障。文中阐述了装备测试技术设计、测试性试验需求和靶场验证方法,着重研究了测试性定性检查、定量检查的基本准则和实施途径。并指出故障特征的分析提取和样本集的有效生成是测试验证的关键,旨在为提升武器装备测试性试验能力提供参考。     

动平台分布式相参雷达自校准性能分析

动平台分布式相参雷达可在保证雷达系统机动性、扩展性和低成本的同时获得高精度的目标估计性能.针对动平台分布式相参雷达存在的位置偏差和速度偏差,利用混合克拉美罗界(hybrid Cramer-Rao Bound,HCRB)工具对误差存在情况下的目标参数和雷达节点系统误差联合估计性能界进行建模和求解.对HCRB的紧致性进行分...     

分布式全相参雷达相干参数估计及相参性能分析

针对一般结构的分布式全相参雷达,首先推导了包括时延差及"和相位差"的相干参数估计的克拉美—罗界(CRB)闭式解;然后考虑时延和相位补偿误差同时存在时,分析了全相参模式下的输出信噪比增益(oSNRg),基于相干参数估计的CRB,给出了oSNRg的上界的数值解。结论表明,"和相位差"的CRB与信号载频及有效带宽均无关;oSNRg随着发射天线数的增加而提高;而增加接收天线数,能否提高oSNRg取决于输入信噪比大小,较大时则oSNRg随之提高,较小时反而随之下降。最后仿真实验验证了研究结论的正确性。     

天基分布式雷达相位估计与同步方法

分布式全相参雷达是一种新体制、颠覆性雷达技术,可将若干单元雷达进行信号处理级合成处理,实现N3信噪比增益,可突破雷达功率孔径积的限制.由于星载平台雷达系统各单元间距较远,星间无线相位估计与同步则成为核心问题之一.本文建立分布式相位同步理论模型,通过对相位误差分析,提出一种循环往返式相位同步方式.相比于主-从相位同步方式...     

分布式小卫星合成孔径雷达的空间编队构形研究

合理的空间编队构形是实现分布式小卫星SAR系统功能的基础.着重讨论分布式小卫星合成孔径雷达(SAR)空间编队构形的设计问题.分析了实现三维地形成像、提高空间分辨率和动目标检测三种系统功能时,空间编队构形设计所需解决的问题,提出了进行分布式小卫星SAR空间编队构形设计的三个最优化准则,给出了空间编队构形的评估方法,并对现有的几种分布式小卫星SAR的空间编队构形进行分析.最后根据分布式小卫星SAR的空间编队构形,通过与单颗星载SAR回波信号相比较,分析了分布式小卫星SAR回波信号的特点,为其数据处理提供参考.     

New applications of transponder in focusing distributed synthetic aperture radar data

High-precision phase synchronisation or compensation techniques must be provided for distributed synthetic aperture radar (DiSAR), which operates with separate transmitters and receivers. The use of a novel transponder that was proposed for calibrating high-resolution imaging radars to compensate oscillator frequency instability is investigated here. This transponder modulates the radar pulses in a manner that the retransmitted signal shows two additional Doppler frequencies, which enables their separation from the scene echoes. In this way, DiSAR frequency synchronisation errors can be compensated. Thereafter, the DiSAR raw data is focused by using a derived image formation algorithm. The originality of this text lies in the phase compensation technique via transponder for DiSAR systems, as well as an image formation algorithm with integrated synchronisation compensation.     

真实孔径雷达海洋图像的分形特征分析

结合海洋雷达图像的电磁散射机理,采用小波分析方法对真实孔径雷达海洋图像的分形维数和特征进行分析,发现虽然海洋表面波具有分形的特征,但是海洋雷达图像在布拉格散射机制主导的情况下,不具备分形特征.为了准确计算雷达图像的分形维数,还对差分盒计数法、数学形态学方法和小波分析方法三种分形维数的计算方法进行了评估,通过对已知维数的模拟图像进行分形维数的计算,分析了三种方法的优缺点.     

Synthetic aperture radar

A short introduction to the background and theory of synthetic aperture radar (SAR) imaging is given. Some of the key issues in SAR design are discussed and possible future developments involving SAR operation with phased arrays are suggested     

Synthetic aperture radar interferometry

Synthetic aperture radar interferometry is an imaging technique for measuring the topography of a surface, its changes over time, and other changes in the detailed characteristic of the surface. By exploiting the phase of the coherent radar signal, interferometry has transformed radar remote sensing from a largely interpretive science to a quantitative tool, with applications in cartography, geodesy, land cover characterization, and natural hazards. This paper reviews the techniques of interferometry, systems and limitations, and applications in a rapidly growing area of science and engineering     

Synthetic aperture radar equation

The synthetic aperture radar equation for extended diffuse clutter depends on the area of such clutter processed by the radar. It is shown here that approximating the illuminated area by the product of the range and azimuth lineal resolutions can give results which are optimistic or pessimistic, depending on the amount of range and azimuth weighting used to suppress sidelobes.     

Multi-view synthesized aperture radar

This article considers synthesized aperture radar (SAR), developed and manufactured in Radio Astronomy Institute of Ukrainian Academy of Sciences. SAR operates in 3 cm frequency band and it intended for obtaining multi-view images from light-motor planes. Technical and scientific solutions found during design of this radar are described. Characteristics examples of obtained images are provided.