异型角反射体阵列寻优研究

战时,异型角反射体阵列布放态势将是影响其干扰效果的重要因素。以伯克级驱逐舰为典型舰艇,从雷达散射截面积(radar cross section,RCS)、高分辨率距离像(high resolution range rrofile,HRRP)和极化特征三方面入手,进行了异型角反射体布放间隔和布放数量的寻优,旨在寻找一种与载舰逼近度尽可能高的异型角反射体阵列,为反舰导弹突防研究提供基本理论依据。研究表明:综合考虑RCS,HRRP和极化特征三方面因素时,11个异型角反射体两两间隔5 m布放,能够发挥更好的干扰效果。     

海上多角反射体群雷达散射面积的快速预估算法

依据远场高频环境下雷达散射面积(RCS)的计算原理,对海上多个角反射体所组成的无源对抗系统的RCS特性进行预估计算。针对传统算法计算量过大的问题,借助Hepermesh有限元网格处理软件,提出了一种快速算法,该算法首先应用混合面元、快速投影理论实现海上单个角反射体RCS计算,然后结合散射中心合成算法对海面随机布放多角反射体群的整体RCS特性进行预估,随后利用FEKO软件对算法进行了仿真验证。结果表明:新算法能够在保持计算精度的前提下,有效缩短海上多角反射体群RCS的计算时间。     

典型角反射器单/双基地RCS特性对比分析

角反射器在舰船目标防御中发挥重要作用，如何有效对抗角反射器干扰是当前的研究难题。以典型八面体角反射器为研究对象，通过电磁计算和暗室测量对比分析了单个角反射器、角反射器阵列单/双基地RCS(radar cross section)空域、极化域分布特性以及统计特性，揭示了双基地雷达与角反射器之间的几何关系对角反射器RCS的影响规律，结果表明在大范围双基地角条件下,八面体角反射器双基地RCS远小于单基地RCS，均值相差约30 dB。适当部署双基地雷达可有效降低角反射器干扰影响，对双基地雷达抗角反射器干扰有参考意义。     

弹道导弹再入段动态RCS特性分析

研究弹道导弹再入段动态RCS特性,有利于防空反导作战中对其进行有效探测和拦截。首先对弹道目标机动航迹进行建模,然后结合坐标转换公式获得目标姿态角变化,最后利用EDITFEKO软件实现对目标动态RCS实时仿真。针对不同再入角的机动航迹,仿真了不同雷达布站情况下目标动态RCS变化。仿真结果表明,弹道导弹侧向RCS大于正向RCS,反导预警雷达应部署在弹道导弹射程之内,使雷达对着弹道导弹侧面。仿真结果为反导预警雷达的部署提供依据。     

基于坐标转换目标动态RCS时间序列研究

考虑目标机体坐标系与地面雷达坐标系之间的坐标转换关系,计算得到了雷达视线在目标坐标系中的方位角和高低角。通过对典型目标建模,得到目标全空域的静态RCS值,并利用Matlab仿真分析了动态目标的RCS特性和突防概率变化。仿真结果表明:不同飞行高度以及不同的航路捷径均可以影响机动目标的RCS序列,且当目标作适当的俯仰机动后,减小了目标RCS,给作战飞机设计飞行航线提供仿真依据,给成功实现突防带来一定影响。     

锥体空间目标基于进动特性识别

为了研究基于空间锥体目标进动特性的识别方法,通过对空间锥体目标的弹道建模,分析了进动锥体目标姿态角变化,引入平均视线角变化对回波RCS的影响,推导了空间锥体目标相对雷达波的姿态角计算公式,分析RCS随时间变化关系,通过回波RCS序列估计进动周期及进动角参数,以惯量比为特征,提出弹头和诱饵的识别方法,仿真试验证明了算法的有效性.     

舰艇姿态对雷达测量误差的影响分析

为了研究舰艇姿态对雷达测量误差的影响,分析了雷达测量过程中引入舰艇姿态误差的机理.。采用对误差传递过程进行建模的方法,建立了包含舰艇姿态因素的雷达测量误差模型。通过该模型分析了舰艇姿态角误差对雷达测量目标距离、方位角和高低角误差的不同影响,得出雷达测距误差不受姿态角误差影响,方位角误差与艏向角误差呈线性关系,高低角误差受纵摇角与横摇角误差影响,并随目标方位按正弦规律变化的结论。计算机仿真结果验证了结论的正确性。     

基于目标RCS加权滤波方法抑制角闪烁的研究

单脉冲雷达进入末段跟踪状态后,其测角误差主要来自于目标的角闪烁。利用目标(RCS)起伏与角闪烁线偏差绝对值之间的负相关性,采用目标RCS加权滤波的方法能够有效抑制角闪烁。仿真数据和实测数据的验证结果表明,该方法能够有效抑制单脉冲雷达角闪烁现象,具有较高的工程应用价值。     

基于姿态角变化的目标体坐标系下雷达视线的研究

考虑目标姿态角对目标跟踪/识别中的雷达RCS值的影响,建立了雷达测量坐标系与目标体坐标系之间的坐标转换模型.将雷达转换为姿态角不断变化的目标体坐标系下一点,研究雷达视线在目标体坐标系下的方位和高低角.利用Matlab对其进行仿真,得出雷达视线方位和高低角随时间变化的曲线,有效验证了坐标转换模型的正确性和重要性.     

RCS特性辅助的CMIMO雷达功率资源分配方法

针对集中式多输入多输出(collocated multiple-input multiple-output, CMIMO)雷达在实际探测过程中,未有效结合目标雷达散射截面(radar cross section, RCS)高动态变化特性导致雷达跟踪精度不高甚至失跟的问题,提出一种基于目标RCS高动态特性的CMIMO雷达功率资源自适应分配方法。考虑到目标RCS特征的角度敏感性,利用目标运动状态的可预测性动态获取实际观测角度,从而完成跟踪帧的极化方式优选;在此基础上构建包含功率与RCS的多目标跟踪误差后验克拉美罗下界,将其作为目标函数进行优化,利用内点惩罚法求解该凸优化问题即可实现RCS高动态情况下的功率优化分配。实验结果表明:该方法可结合目标不同方向RCS动态分集特性实现功率的有效分配,相比于传统RCS模型分配方案,有效解决了分配方案与实际跟踪场景之间的失配问题,从而提升了CMIMO雷达的多目标跟踪性能。     

利用超材料减缩微带阵列天线RCS

为了减缩微带阵列天线的带内雷达散射截面,设计了一种EBG结构的吸波超材料,从导纳圆图分析了其吸波机理。其厚度为0.3 mm,吸波率达到99.9%,将其加载于微带阵列天线贴片周围。仿真结果表明:阵列天线各个阵元的回波损耗和天线增益基本保持不变,在5.44~5.85GHz间法向RCS减缩达到3 d B,最大减缩达到16.1 d B。单站RCS在-40°~+40°角域、双站RCS在-90°~+90°角域得到了减缩,证实了该吸波结构有良好的吸波效果,可以用于微带阵列天线带内隐身。     

GO/AP法角反射器可变RCS模拟技术北大核心

根据几何光学/区域投影(GO/AP)法对三面角反射器雷达散射面积(RCS)进行分析,得出旋转角反射器部分侧面实现可变RCS模拟的结论,在此基础上设计了角反射器可变RCS装置,并利用FEKO电磁仿真软件验证了角反射器可变RCS技术。该技术采用小角度(5°~15°)、逆向旋转方式可实现-5~20 dBm^2空中目标的雷达辐射模拟,且尺寸较小、控制装置简单,可用于靶机模拟各类不同空中目标,提升靶机的功能覆盖。     

GO/AP法角反射器可变RCS模拟技术

根据几何光学/区域投影(GO/AP)法对三面角反射器雷达散射面积(RCS)进行分析,得出旋转角反射器部分侧面实现可变RCS模拟的结论,在此基础上设计了角反射器可变RCS装置,并利用FEKO电磁仿真软件验证了角反射器可变RCS技术。该技术采用小角度(5°~15°)、逆向旋转方式可实现-5~20 dBm~2空中目标的雷达辐射模拟,且尺寸较小、控制装置简单,可用于靶机模拟各类不同空中目标,提升靶机的功能覆盖。     

通用的雷达目标RCS统计建模方法

针对传统的雷达目标RCS起伏统计模型都是基于厘米波频段RCS建立的问题,提出了一种更为通用的基于混合正态分布的RCS统计建模方法。对典型隐身飞机的仿真数据和某型教练机的实测数据进行统计分析,拟合优度检验结果表明:混合正态分布在米波频段和厘米波频段均能实现最佳的拟合优度。研究成果可用于拓展雷达检测理论,为雷达总体设计提供理论支撑。     

交叉极化干扰对探测跟踪雷达测角影响研究

在现代防御体系中,对目标进行准确的角度测量是进行有效探测跟踪的前提。研究了交叉极化干扰对极化匹配单脉冲阵列雷达测角影响。首先阐述了阵列雷达极化匹配单脉冲测角方法,分析了回波极化状态估计和虚拟极化匹配接收2个关键环节。然后,理论分析了交叉极化干扰对极化匹配单脉冲阵列雷达测角影响,从数学上证明了该干扰可带来极化匹配测角的误差,导致测角精度下降,并给出了交叉极化干扰对极化匹配单脉冲阵列雷达测角影响流程图。最后,对极化阵列雷达的测角性能进行了交叉极化干扰仿真,得到了RMSE随交叉极化干扰强度的变化曲线。仿真结果表明,交叉极化干扰会导致阵列雷达测角性能的下降,并随着交叉极化干扰强度的增大测角误差越来越大。     

基于球体-椭球体联合模型的中段目标几何特性反演

针对弹道中段目标RCS(Radar Cross Section)序列识别问题,在分析中段目标电磁散射特性及运动特性的基础上,结合传统的基于球体、椭球体的目标几何特性反演模型,提出了一种新的利用RCS幅度相对于目标姿态角变化率反演弹道中段目标二维几何尺寸的算法,克服了传统方法需要观测到目标RCS极大、极小值的缺陷。利用仿真和暗室测量的典型弹头类目标的RCS数据,验证了方法的有效性。     

中近程搜索雷达发射信号脉冲宽度设计方法

针对中近程搜索雷达发射信号参数设计问题,通过对雷达威力的推导,给出了雷达威力与发射信号占空比、宽窄脉冲探测距离衔接系数、探测目标RCS最小值、探测目标RCS最大值的关系公式.根据公式可以绘制出雷达威力与发射信号占空比的关系曲线,找出最优占空比、雷达威力系数和最优宽窄脉冲宽度比值,进一步得出脉冲重复周期和宽窄脉冲宽度.该方法为RCS范围确定提供了理论基础,为雷达模式设计提供了依据.     

最佳极化在雷达检测中的得益分析北大核心

最佳极化发射和接收是增大隐身目标RCS,提高雷达对隐身目标检测概率的有效方法。通过对目标RCS与雷达发射极化方式内在规律的研究,指出RCS与发射极化方式满足余弦关系,基于该规律提出一种提取最佳极化的新方法。仿真对比了不同发射极化方式下的目标动态RCS,并利用Swerling I检测模型研究最佳极化在雷达检测中的得益。仿真结果表明,采用最佳极化收发,隐身目标RCS得益最大可达30 dB,雷达对隐身目标检测概率得益最大可达0.5。仿真结果也证明了该提取最佳极化方法的有效性和可行性。     

低RCS EBG波导缝隙阵列天线

将Mushroom电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap,EBG)的表面波带隙和同相反射特性同时用于波导缝隙阵列天线的设计,利用EBG的带隙特性抑制天线阵中的表面波,以改善天线的辐射性能;利用EBG的同相反射特性实现天线雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的减缩,天线综合性能得到较大提升。制作了EBG波导缝隙天线阵样品,并对天线阵的阵元互耦、辐射方向图及天线阵RCS等指标进行了测试,结果与理论预期相吻合,有效地降低了阵元间互耦及天线阵RCS。     

最佳极化在雷达检测中的得益分析

最佳极化发射和接收是增大隐身目标RCS,提高雷达对隐身目标检测概率的有效方法。通过对目标RCS与雷达发射极化方式内在规律的研究,指出RCS与发射极化方式满足余弦关系,基于该规律提出一种提取最佳极化的新方法。仿真对比了不同发射极化方式下的目标动态RCS,并利用Swerling I检测模型研究最佳极化在雷达检测中的得益。仿真结果表明,采用最佳极化收发,隐身目标RCS得益最大可达30 dB,雷达对隐身目标检测概率得益最大可达0.5。仿真结果也证明了该提取最佳极化方法的有效性和可行性。