雷達目標(biāo)的二維全極化散射中心提取與隱身性能分析.pdf

1、現(xiàn)代軍用飛行器結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化，傳統(tǒng)的將裝備視作點目標(biāo)的RCS信息已經(jīng)不能描述復(fù)雜目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特征。高分辨雷達成像方法可以更好地描述目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)復(fù)雜目標(biāo)的強散射結(jié)構(gòu)。隱身軍事目標(biāo)常采用涂覆材料、貼裝材料、幾何結(jié)構(gòu)調(diào)整等電磁隱身優(yōu)化來達到雷達隱身的目的。
　　本論文重點研究高分辨雷達成像算法和該類算法在隱身性能評估方面的應(yīng)用，以及基于雷達RCS和ISAR成像的飛行器隱身的預(yù)估分析方法。最后介紹了實際工程中的三維建模和電磁仿真方法

2、，為本論文的算法研究提供研究數(shù)據(jù)。
　　文章從以下幾個方面展開研究:
　　(1)本論文分析了雷達目標(biāo)RCS只能用于分析點目標(biāo)的局限性，引出了基于矩陣理論的能夠提取多散射中心的高分辨雷達成像。介紹了矩量法、時域有限差分法、高頻算法三種電磁散射計算方法，這為高分辨雷達成像提供數(shù)據(jù)源。闡述了雷達回波信號的預(yù)算理方法，包括多種平滑預(yù)處理方法以及空域濾波的協(xié)方差矩陣去相關(guān)方法。
　　(2)本論文從雷達回波信號模型出發(fā)，逐步分析并

3、推導(dǎo)了MUSIC和ESPRIT高分辨雷達成像算法，并闡述了相關(guān)的矩陣論理論基礎(chǔ)，即正交投影理論、子空間旋轉(zhuǎn)不變理論、廣義特征值分解、奇異值分解等。對ESPRIT成像算法進行了若干方面的改進，得到基于相干極化散射模型的ESPRIT算法，用以處理全極化信號矢量。算法能夠準(zhǔn)確完成橫向分辨和縱向分辨的極化配對問題，成像效率更高，獲取的強散射中心更加全面準(zhǔn)確。
　　(3)本論文對相干極化理想點散射模型的雷達回波信號模型進行流程化的處理，最終

4、得到散射中心位置和散射中心強度估計的數(shù)學(xué)表達式。編程并測試了MUSIC、ESPRIT、2D-TLS-ESPRIT成像算法的成像性能，驗證成像算法的準(zhǔn)確性。在仿真實驗中，使用不同帶寬和極化的雷達電磁波照射目標(biāo)，評估這種改變造成的成像差異。
　　(4)本論文研究了多個電磁仿真軟件的雷達回波數(shù)據(jù)文件的物理含義，并開發(fā)了相應(yīng)的遠場數(shù)據(jù)讀取代碼，為高分辨成像提供仿真數(shù)據(jù)輸入接口。研究了相關(guān)的電磁數(shù)值計算方法、幾何建模方法，為本論文的算法研究

5、提供研究數(shù)據(jù)。
　　(5)本論文研究了飛行器材料隱身相關(guān)技術(shù)，分析了新型人工電磁材料的全反射和繞射的隱身原理?；趲缀谓：碗姶欧抡媸侄?，將新型人工電磁材料貼裝于飛行器表面，計算其后向散射回波。然后利用優(yōu)化過的高分辨成像算法，對貼裝新型人工電磁材料的飛行器進行高分辨雷達成像，獲取飛行器的散射中心分布，并分析和評估了新型人工電磁材料的隱身效能。
　　本論文實現(xiàn)了多種電磁仿真軟件的遠場數(shù)據(jù)接口和二維MUSIC和ESPRIT算法，