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雷達(dá)技術(shù)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】認(rèn)知雷達(dá) 環(huán)境感知 自適應(yīng)發(fā)射

雷達(dá)是一種廣泛用于監(jiān)視、跟蹤和成像應(yīng)用的遙感系統(tǒng)，軍、民用均可。傳統(tǒng)雷達(dá)通常采用固定的發(fā)射信號，通過接收端的自適應(yīng)處理及濾波算法的設(shè)計來提高性能。由于雷達(dá)的測量、分辨性能和雜波中目標(biāo)的檢測在很大程度上取決于發(fā)射的波形，對于日益復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境及密集雜波、多目標(biāo)背景等挑戰(zhàn)，發(fā)射波形固定，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時，緊靠接收端的自適應(yīng)已難以獲得理想的效果。

而事實上，自雷達(dá)開機(jī)之刻起，通過電磁波的作用，雷達(dá)就與其周圍環(huán)境變成一個緊密相連的整體了，在這一意義上環(huán)境對雷達(dá)回波有著強(qiáng)而連續(xù)的影響，由于雷達(dá)環(huán)境是非靜止的，因此不斷感知并更新環(huán)境狀態(tài)估值，實現(xiàn)雷達(dá)與探測環(huán)境的自適應(yīng)互動，才能真正實現(xiàn)智能化探測。這也正是認(rèn)知雷達(dá)的核心思想。

認(rèn)知雷達(dá)是一種智能雷達(dá)，是公認(rèn)的未來雷達(dá)。它的主要特點是引入雷達(dá)閉環(huán)系統(tǒng)：雷達(dá)通過先驗信息設(shè)計發(fā)射波形，波形經(jīng)過環(huán)境反射，攜帶著環(huán)境信息被雷達(dá)接收，雷達(dá)從回波中提取更多的信息作為下一次發(fā)射的先驗信息，設(shè)計下一次的發(fā)射波形，如此循環(huán)。認(rèn)知雷達(dá)可以全方位提高雷達(dá)性能，因此認(rèn)知雷達(dá)正成為將來科技研究的重點方向個熱點領(lǐng)域。

1 認(rèn)知雷達(dá)的概念

受蝙蝠回聲定位系統(tǒng)及認(rèn)知過程的啟發(fā)，國際著名信號處理專家Simon Haykin 于2006年首次提出了認(rèn)知雷達(dá)的概念。要讓雷達(dá)具有認(rèn)知性，就必需將自適應(yīng)擴(kuò)展到發(fā)射機(jī)。通過發(fā)射-接收電磁波感知環(huán)境，利用它與環(huán)境不斷交互時得到的信息，結(jié)合先驗知識和推理，不斷地調(diào)整它的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)參數(shù)，自適應(yīng)地探測目標(biāo)，從而實現(xiàn)隨時隨地自動發(fā)現(xiàn)、鎖定、跟蹤、管理和評估目標(biāo)。

認(rèn)知雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，認(rèn)知雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)能夠主動地感知環(huán)境，并形成一個融發(fā)射機(jī)、環(huán)境和接收機(jī)為一體的動態(tài)的閉合反饋環(huán)路。

認(rèn)知雷達(dá)工作包括三個基本特征：接收機(jī)的貝葉斯推理，用于保存信息；從接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的反饋，用于智能控制；發(fā)射機(jī)的自適應(yīng)處理。

2 認(rèn)知雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)

認(rèn)知雷達(dá)的探測方法與常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)相比具有優(yōu)點，即不執(zhí)行某種預(yù)設(shè)方案，而是采用自適應(yīng)算法智能地選擇波形參數(shù)從而適應(yīng)射頻環(huán)境。認(rèn)知雷達(dá)能從環(huán)境中學(xué)習(xí)，智能地改變發(fā)射波形。認(rèn)知技術(shù)是認(rèn)識雷達(dá)的核心，也是其與常規(guī)雷達(dá)相比最大的區(qū)別。

認(rèn)知雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)包括：

（1）智能的信號處理。它建立在雷達(dá)通過與周圍環(huán)境交互進(jìn)行學(xué)習(xí)的能力之上，其主要任務(wù)是通過與環(huán)境的不斷交互，獲得并提高雷達(dá)對環(huán)境的認(rèn)知。

（2）從接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的反饋，這是智能的推進(jìn)器。接收機(jī)截獲雷達(dá)信號，經(jīng)智能信息處理得到目標(biāo)信息，然后將其反饋給發(fā)射機(jī)，使得發(fā)射機(jī)能夠自適應(yīng)調(diào)整發(fā)射信號，以期望提高整機(jī)性能。

（3）雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的存儲。通過更多雷達(dá)回波的積累效果，以提高雷達(dá)認(rèn)知環(huán)境的精確程度，這是通過在跟蹤期間使用貝葉斯目標(biāo)探測方法實現(xiàn)的。

3 認(rèn)知雷達(dá)的處理

3.1 認(rèn)知雷達(dá)工作方式

圖2描述了認(rèn)知雷達(dá)的工作方式。

系統(tǒng)首先采用數(shù)據(jù)庫根據(jù)先驗?zāi)繕?biāo)信息來識別頻段和感興趣的子頻段，指出目標(biāo)可能響應(yīng)的射頻（圖2a）內(nèi)的譜區(qū)域。該數(shù)據(jù)庫還用于存取已知的射頻系統(tǒng)波形類型，從而令認(rèn)知非線性雷達(dá)避免干擾其它射頻系統(tǒng)以及被其它射頻系統(tǒng)所干擾。

然后，系統(tǒng)無源地掃描射頻環(huán)境，從而獲取噪聲、射頻干擾和已知射頻系統(tǒng)的波形（圖2b）。然后根據(jù)由無源掃描獲得的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)頻率上的射頻干擾和噪聲功率電平來選擇雷達(dá)波形參數(shù)；同時系統(tǒng)還可以根據(jù)某種先驗的目標(biāo)信息（由數(shù)據(jù)庫提供）選擇雷達(dá)波形參數(shù)，為解決多目標(biāo)優(yōu)化難題，使用自適應(yīng)算法選擇雷達(dá)波形參數(shù)。

然后，雷達(dá)探測信號照射環(huán)境，再測量雷達(dá)回波（圖2c）。

之后，處理測得的雷達(dá)回波，證實感興趣的目標(biāo)存在或不存在。

再根據(jù)下面三點為下一個循環(huán)選擇新的雷達(dá)波形參數(shù)：射頻干擾和噪聲的無源測量；某種先驗的目標(biāo)和數(shù)據(jù)庫信息；基于前一個循環(huán)的感興趣目標(biāo)的似然性。

因此，對一個給定的循環(huán)，新雷達(dá)波形的頻率可以變到一個新子頻帶（圖2d）上以驗證感興趣的目標(biāo)。

3.2 認(rèn)知雷達(dá)的處理構(gòu)架

認(rèn)知非線性雷達(dá)的處理框架見圖3所示。

雷達(dá)系統(tǒng)組成包括多部接收機(jī)，對這些接收機(jī)進(jìn)行編組，可分為兩類：

（1）陣面無源頻譜接收機(jī)。

（2）雷達(dá)接收機(jī)。無源頻譜接收機(jī)感知射頻環(huán)境，探測電磁干擾。系統(tǒng)采用多部無源接收機(jī)同時測量多個感興趣波段。與采用單部無源接收機(jī)相比，采用多部無源接收機(jī)的優(yōu)點在于減少了測量多個感興趣波段的所需時間。頻譜感知技術(shù)對噪聲、干擾、工作在射頻環(huán)境中的射頻信號進(jìn)行無源測量，以便雷達(dá)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)工作在這些預(yù)先存在的信號的波段之外。

選擇了探測目標(biāo)的合適波形之后，雷達(dá)接收機(jī)測量射頻環(huán)境。從雷達(dá)接收信號中提取潛在的目標(biāo)信息或特征。用目標(biāo)特征（來自雷達(dá)接收機(jī)處理鏈）、干擾和噪聲（來自無源接收機(jī)處理鏈）估算信噪比（SNR）。然后，用目標(biāo)檢測/分類算法和某種先驗的目標(biāo)信息對信噪比信號進(jìn)行處理。根據(jù)目標(biāo)檢測似然性、噪聲和干擾功率電平、允許的發(fā)射頻率（如數(shù)據(jù)庫指定的），優(yōu)化發(fā)射波形參數(shù)（幅度、頻率、相位、調(diào)制等），然后選擇并發(fā)射波形。這一過程不斷重復(fù)，直至高度確信目標(biāo)出現(xiàn)或缺失。

3.3 頻譜感知處理

頻譜感知處理用于估算圖3中無源頻譜接收機(jī)提供的有限持續(xù)數(shù)據(jù)流的功率譜。該無源頻譜接收機(jī)（含模數(shù)轉(zhuǎn)換）提供信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。

圖4說明了頻譜感知處理流程。由于采用快速傅里葉變換（FFT）有效計算了有限觀察窗以及功率譜估計，所以，窗函數(shù)被用來減少譜泄漏或副瓣。然后，將功率譜與雷達(dá)接收機(jī)信息提取出的特征結(jié)合起來，估算目標(biāo)檢測和分類的信噪比。最后，采用一種信號檢測技術(shù)來檢測工作環(huán)境中的潛在通信和其它射頻信號。該信號檢測技術(shù)可采用訪問數(shù)據(jù)庫的方式獲取已知射頻系統(tǒng)波形類型。

3.4 目標(biāo)檢測與分類

圖5說明了目標(biāo)檢測和分類技術(shù)的流程。

目標(biāo)檢測器的輸入是諧波和/或互調(diào)失真乘積的信噪比估算。目標(biāo)檢測方法包括：匹配濾波器、貝葉斯決策理論、通用似然比測試（GLRT）、恒虛警率（CFAR）處理。

目標(biāo)檢測之后進(jìn)行目標(biāo)類型識別。常見的分類方法有貝葉斯鑒別函數(shù)、最近鄰分類器、支持矢量機(jī)（SVM）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于樹的算法、無人監(jiān)管學(xué)習(xí)算法。

3.5 優(yōu)化處理

目標(biāo)檢測和分類之后，根據(jù)頻率信息、數(shù)據(jù)庫提供的允許發(fā)射頻率、以及頻譜感知步驟給出的適用發(fā)射頻率，采用優(yōu)化器來確定新發(fā)射頻率的參數(shù)以及其它波形參數(shù)。優(yōu)化器根據(jù)雷達(dá)探測需求對多個目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。與雷達(dá)系統(tǒng)相關(guān)的目標(biāo)函數(shù)，包括信噪比、系統(tǒng)功耗、頻率、所占帶寬、計算的復(fù)雜性。與雷達(dá)系統(tǒng)相關(guān)的決策變量包括頻率、信號功率、帶寬、調(diào)制類型、脈沖重復(fù)間隔（PRI）。

多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化的實現(xiàn)方法之一是遺傳算法。與其它機(jī)器學(xué)習(xí)方案相比，遺傳算法有優(yōu)勢，因為它們不需要目標(biāo)和/或環(huán)境的練習(xí)數(shù)據(jù)或統(tǒng)計模型。

遺傳算法的基本步驟示于圖6。首先，隨機(jī)產(chǎn)生N個方案，采用適切性原則識別出群中最合適的染色體，這里，適切性測量取決于目標(biāo)函數(shù)。然后，用交叉、突變的方法產(chǎn)生一個新的群，即下一代就形成了。對新群中的染色體，要評估其適切性，淘汰掉適應(yīng)性程度低的解，經(jīng)過多代迭代，最終評估一種中止條件，以確定新群滿足優(yōu)化過程的要求。

4 認(rèn)知雷達(dá)的發(fā)展趨勢

認(rèn)知雷達(dá)作為一個嶄新的發(fā)展方向，尚處于“幼年”階段，全面、完善、實際的認(rèn)知雷達(dá)還遠(yuǎn)沒有變成現(xiàn)實。下面是若干需要進(jìn)一步發(fā)展的領(lǐng)域：

（1）最優(yōu)發(fā)射波形的設(shè)計和選擇。如何根據(jù)雷達(dá)回波和先驗知識等，確定相應(yīng)的優(yōu)化指標(biāo)，采取高效、穩(wěn)健的算法，自適應(yīng)地設(shè)計、選擇發(fā)射波形參數(shù)，直接決定著雷達(dá)的智能程度。

（2）數(shù)據(jù)挖掘和基于知識的推理。認(rèn)知雷達(dá)具有存儲器，如何從大量的傳感器信號和“記憶”中挖掘出有效的信息并加以利用，是實現(xiàn)智能行為的關(guān)鍵。

（3）資源分配的最優(yōu)化算法。在雷達(dá)波發(fā)射、計算、存儲等環(huán)節(jié)，如何規(guī)劃有限資源，對于多目標(biāo)，如何設(shè)計、選擇發(fā)射波同時探測不同特性的目標(biāo)，使整個系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)，涉及到高效、穩(wěn)健的最優(yōu)化算法的研究。

（4）自適應(yīng)波形的生成技術(shù)。

5 結(jié)束語

目前，國內(nèi)外對認(rèn)知雷達(dá)的研究都處于起步階段，認(rèn)知雷達(dá)的實際裝備尚未見諸于報道。認(rèn)知雷達(dá)是一門交叉學(xué)科，其研究工作良好有效的發(fā)展需要結(jié)合雷達(dá)專業(yè)技術(shù)人員和人工智能相關(guān)學(xué)科研究人員的共同努力。雷達(dá)專業(yè)人員可從事雷達(dá)技術(shù)指導(dǎo)和雷達(dá)仿真技術(shù)研究；人工智能相關(guān)專業(yè)人員，可從事運(yùn)籌學(xué)、最優(yōu)化算法、知識推理等研究。從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，認(rèn)知雷達(dá)的相關(guān)理論成果可推廣到通信裝備、導(dǎo)航裝備、電子對抗裝備等的智能化研究中，將對相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有巨大的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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雷達(dá)技術(shù)范文第2篇

1.1探地雷達(dá)的組成

一般來說，在目前的探地雷達(dá)中它主要是由主機(jī)、天線和后處理軟件構(gòu)成。這其中主機(jī)起到的作用是幫助實現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)的整個控制、數(shù)據(jù)采集以及處理和顯示。在我國現(xiàn)階段的公路工程建設(shè)中，由于地下介質(zhì)情況比較復(fù)雜，我們在探測到的數(shù)據(jù)資料往往要用后處理軟件進(jìn)行運(yùn)算，以增強(qiáng)異常區(qū)域，利于得出準(zhǔn)確結(jié)論。

1.2探地雷達(dá)工作原理

在現(xiàn)在的公路探地雷達(dá)使用中，它主要依據(jù)電磁脈沖在地下傳播的原理進(jìn)行具體的工作。當(dāng)遇到存在電性差異的地下目標(biāo)時候，電磁波就會發(fā)生反射，然后由地面接收天線接收，再通過對接收到的雷達(dá)波進(jìn)行處理分析，形成一定的平面圖形，具體如下。我們根據(jù)這個參數(shù)就可判斷地下物體的結(jié)構(gòu)，位置等。

2探地雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)

在探地雷達(dá)技術(shù)中，最主要的莫過于是技術(shù)參數(shù)的分辨率了，它是探地雷達(dá)分貶率最小異常介質(zhì)的能力，可以分為垂直分辨率和水平分辨率這兩種。下面筆者根據(jù)實際分析了探地雷達(dá)不同天線垂直分辨率的經(jīng)驗值，供大家參考使用。

3探地雷達(dá)技術(shù)在公路隧道中應(yīng)用

雷達(dá)技術(shù)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】水利工程；機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)；應(yīng)用分析

引言

為提高水利工程測繪工作的質(zhì)量與效率，當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)對各類先進(jìn)測繪技術(shù)與產(chǎn)品的應(yīng)用。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的出現(xiàn)，能夠在較短的時間內(nèi)完成三維空間地理信息的采集，進(jìn)而極大地提高了水利工程測繪工作的效率。此外，在電力工程、交通運(yùn)輸行業(yè)以及國土資源調(diào)查等工作中，亦有該技術(shù)的應(yīng)用。

1機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的特點與應(yīng)用領(lǐng)域分析

1.1技術(shù)特點

在應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)開展水利工程的測繪測量工作期間，由于全球定位系統(tǒng)可以實時的為測繪人員提供飛行裝置的具體空間位置，所使用的激光掃描測距系統(tǒng)可以實時、準(zhǔn)確的測量被測物體與飛行裝置之間的相對位置。另外，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以實時顯示飛行裝置的姿態(tài)與軌跡等信息參數(shù)。因而，通過上述三種系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，可以實時、精確掌握地面物體的三維信息，進(jìn)而為測繪工作提供更加全面的信息與參數(shù)。其中，圖1為機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)原理圖。相比于其他測繪技術(shù)與系統(tǒng)而言，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的特點與優(yōu)勢如下：①該技術(shù)的應(yīng)用能夠獲取到更加清晰的影像資料與信息；由于該技術(shù)應(yīng)用期間搭載了更加專業(yè)、先進(jìn)的數(shù)碼相機(jī)設(shè)備，因而在信息獲取方面的能力更加強(qiáng)大；②該技術(shù)的應(yīng)用能夠獲取到高密度三維點云。在應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)開展測繪工作期間，由于用到了激光回波探測原理，因而與傳統(tǒng)的航空測繪技術(shù)相比，該技術(shù)獲取到高密度三維點云的能力顯著提升；③自動化水平更高。從最初的飛行裝置設(shè)計，到后期的信息數(shù)據(jù)獲取，再到信息數(shù)據(jù)的處理，全過程信息的處理都應(yīng)用到自動化技術(shù)，因而效率與精確化程度非常高。同時，由于GPS技術(shù)的應(yīng)用，可以實時顯示出飛行裝置的軌跡，從而避免漏拍等問題的發(fā)生；④該技術(shù)使用過程中的信息獲取敏感性更高。LIDAR系統(tǒng)能夠穿透地表植被，從而獲取到地面點數(shù)據(jù)，其敏感性更高；⑤生產(chǎn)周期短。因為LIDAR系統(tǒng)能夠直接獲取到外方位元素，因而測繪過程中基本可以忽略地面控制點的影響。同時，采用DEM與DOM的生產(chǎn)，因而成圖效率能夠提高40%左右。相比其他測繪系統(tǒng)與技術(shù)，其工作周期大大縮短。但是，在應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)期間，也存在一些問題：首先，很多地區(qū)對于航空設(shè)備的管制較為嚴(yán)格，對行申報有嚴(yán)格的管控，審批時間相對長；其次，飛行過程受到外界惡劣天氣的影響，因而會對工期產(chǎn)生一定的不利影響；此外，在一些地形相對復(fù)雜的區(qū)域，數(shù)字模型的精確度與完整性很難得到保障；另外，傳統(tǒng)的數(shù)碼相機(jī)相幅較小、體積與重量較大，因而會給測繪工作帶來一定的麻煩。

1.2應(yīng)用領(lǐng)域

當(dāng)前，機(jī)載LIDAR技術(shù)在水利水電行業(yè)、國土資源調(diào)查工作以及林業(yè)、公路、鐵路工程設(shè)計等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。一方面，該技術(shù)在林業(yè)方面的應(yīng)用較為廣泛，同時機(jī)載LIDAR系統(tǒng)最早也是在林業(yè)領(lǐng)域得以推廣，尤其在進(jìn)行樹冠下部地形的測繪、樹高的測繪以及生態(tài)環(huán)境等測繪工作中，都能看到該技術(shù)的應(yīng)用；另一方面，機(jī)載LIDAR技術(shù)在水利水電工程建設(shè)方面的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在工程建設(shè)、河流監(jiān)控以及問題治理等方面，都可以利用機(jī)載LIDAR產(chǎn)生的DEM開展相關(guān)的測繪測算工作。其中，通過三角網(wǎng)高程值的應(yīng)用，可以為水利部門預(yù)測洪水災(zāi)害的范圍，并且可以根據(jù)測繪到的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步計算出水位的淹沒范圍和水災(zāi)的危害狀況，并以此為基礎(chǔ)開展防災(zāi)減災(zāi)工作。同時，在開展水利工程的設(shè)計與建設(shè)過程中，也有用到機(jī)載LIDAR技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。

2機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在水利工程中的具體應(yīng)用分析

水利工程的建設(shè)與運(yùn)營，為促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。同時，做好極端天氣下的水利工程防災(zāi)減災(zāi)工作對于確保人民生命與財產(chǎn)安全有重要的意義。某抽水蓄能電站總裝機(jī)容量2400MW，電站地處華東電網(wǎng)負(fù)荷中心附近。該電站為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，工程樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開關(guān)站等建筑物組成。

2.1信息數(shù)據(jù)采集

本項目采用奧地利瑞格公司的掃描鷹HS－1600機(jī)載激光雷達(dá)航攝系統(tǒng)，為更加全面地完成信息數(shù)據(jù)的采集，首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合測繪目的進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的預(yù)先設(shè)計。測區(qū)范圍面積約20km2，在完成每架次的信息采集之后，還要對數(shù)據(jù)信息的完整性進(jìn)行檢查，并對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行校核。一般來說，采集過程中不僅要對激光測距數(shù)據(jù)以及影響數(shù)據(jù)做好采集。同時，還要完成對地面GPS基站等相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)機(jī)載LIDAR航攝技術(shù)要求、測區(qū)范圍、成圖要求及HS－1600LIDAR航攝儀性能，劃分航攝分區(qū)，本測區(qū)共分為12個子測區(qū)。測區(qū)數(shù)據(jù)的實際采集分3個架次，在測區(qū)空域允許及氣象條件允許的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從起降場起飛到最后飛機(jī)降落，飛行時間為4個多小時。

2.2信息數(shù)據(jù)處理

作為機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用期間的核心環(huán)節(jié)，做好信息數(shù)據(jù)的處理對于提高水利工程測繪工作的質(zhì)量有極為重要的意義。利用POSPAC解算的軌跡數(shù)據(jù)，在RIEGL自帶的處理軟件RIPROCESS中對各航帶的數(shù)據(jù)進(jìn)行分別的解算?？傮w而言，信息數(shù)據(jù)處理總共包含三個環(huán)節(jié)：①數(shù)據(jù)的預(yù)處理。系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)受到殘余誤差以及GPS觀測條件等各類因素的影響，難免會出現(xiàn)問題。同時，在進(jìn)行不同航帶間的激光點云的拼接工作時，也會出現(xiàn)拼接方面的誤差。鑒于此，應(yīng)切實做好不同航帶間的匹配工作。此外，還要提高平差處理效果，確保掃描數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)、控制點之間有良好的契合效果；②不斷細(xì)化激光點云類別。合理利用三維激光點云信息數(shù)據(jù)，能夠更好地反映出測繪區(qū)域地表覆蓋類型。這一過程中，要加強(qiáng)對特定濾波算法的應(yīng)用。如此一來，便可以把測區(qū)存在的橋梁、建筑以及植被等類型的地表數(shù)據(jù)進(jìn)行有效剝離。在開展激光點云類別細(xì)化工作期間，還要考慮到激光多回波以及易穿透等相關(guān)特點，不斷提高數(shù)據(jù)的精確效果；③坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。信息數(shù)據(jù)處理要加強(qiáng)對信息處理軟件的應(yīng)用，進(jìn)而增強(qiáng)數(shù)據(jù)契合效果。在整個機(jī)載LIDAR系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理軟件相比較于硬件的發(fā)展雖然速度快、進(jìn)展迅猛，但我們也要清醒地認(rèn)識到數(shù)據(jù)處理軟件有一定的滯后性缺陷。鑒于此，當(dāng)前應(yīng)結(jié)合我國水利測繪工作的基本國情，加強(qiáng)對機(jī)載LIDAR系統(tǒng)軟件方面的研發(fā)與應(yīng)用，有效推動機(jī)載LIDAR系統(tǒng)與技術(shù)的發(fā)展。

2.3平面、高程精準(zhǔn)度的評價

首先，平面精準(zhǔn)度的評價。在檢測區(qū)域的內(nèi)部，分布著大量的激光點云平面檢查點。對于平面檢查點而言，應(yīng)當(dāng)對規(guī)則的建筑工程的側(cè)面激光點點云進(jìn)行全面提取，并開展后續(xù)的水平投影處理。實際測量過程中，經(jīng)常會受到測量區(qū)域內(nèi)部條件的影響，導(dǎo)致平面檢查點的選取受到限制。相比較而言，在平面檢查點的選擇上數(shù)量雖然不多，但是在分布和擬合方式上，能夠滿足精度方面的要求。其次，高程精準(zhǔn)度評價。在開展激光點云高程精準(zhǔn)度的檢驗工作時，應(yīng)當(dāng)對激光點云數(shù)據(jù)做出分類（見圖2），并根據(jù)數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建相應(yīng)的地面模型。同時，還要與實際測量高程點進(jìn)行仔細(xì)的對比，進(jìn)而做好誤差統(tǒng)計工作。需要注意的是，統(tǒng)計誤差環(huán)節(jié)中要注重激光點的細(xì)化，進(jìn)入將其轉(zhuǎn)換成為不同類型的高程檢查點，以便對高程精確度做出客觀真實的評價。

雷達(dá)技術(shù)范文第4篇

[關(guān)鍵詞]跟蹤成像雷達(dá)，空間目標(biāo)

中圖分類號：TN958.98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）05-0354-01

1、空間目標(biāo)監(jiān)視

空間目標(biāo)通常是指在地球表面100公里以上的宇宙空間中運(yùn)行的人造衛(wèi)星、空間站、航天飛機(jī)以及空間碎片等目標(biāo)?？臻g目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)，就是指利用各種探測設(shè)備對距離地球表面100公里以上的宇宙空間中運(yùn)行的人造目標(biāo)進(jìn)行觀測和監(jiān)視，進(jìn)而獲取目標(biāo)的狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，通過一系列數(shù)據(jù)分析與整合，實現(xiàn)對空間態(tài)勢的感知。自1957年前蘇聯(lián)率先將人類第一顆人造地球衛(wèi)星送入太空起，到2015年美國SpaceX公司實現(xiàn)運(yùn)載火箭的回收，人類關(guān)于太空的爭奪就從未停止過，而且隨著科技的發(fā)展，這種爭奪愈演愈烈。信息化條件下，太空已成為名副其實的戰(zhàn)略“高邊疆”，誰占領(lǐng)了太空，誰就占據(jù)主動[2]。 截止到2016年，全球發(fā)射的人造地球衛(wèi)星的數(shù)量接近7000顆，其中大部分是用于軍事通信、偵察、探測、打擊的軍事衛(wèi)星。隨著越來越多的國家掌握了進(jìn)入空間和開發(fā)空間的能力，對于空間的使用更加具有競爭性和對抗性，特別是在地球軌道上運(yùn)行的偵察衛(wèi)星以及通過空間機(jī)動的彈道導(dǎo)彈，已成為國家安全最大的威脅。

因此，精確地感知空間態(tài)勢從而確保太空的控制權(quán)保障空間安全成為當(dāng)今世界各大強(qiáng)國關(guān)注的焦點。由于空間目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)是監(jiān)視他國空間資產(chǎn)、空間活動以及保障本國空間飛行器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要技術(shù)手段，所以，只有具備空間目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)，才能夠?qū)崿F(xiàn)空間態(tài)勢的感知，進(jìn)而確保后續(xù)的空間攻防行動有效展開，其技術(shù)水平直接制約著空間對抗能力的發(fā)揮。

2、跟蹤成像雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展

當(dāng)前可以用于監(jiān)視空間目標(biāo)的設(shè)備多種多樣。例如一些高分辨率的光學(xué)照相、光電成像和電視攝像等光學(xué)探測系統(tǒng)，還有一些預(yù)警雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)等對空遠(yuǎn)程監(jiān)測雷達(dá)設(shè)備，都可以實現(xiàn)對空間目標(biāo)的監(jiān)視。但是光學(xué)設(shè)備受天時和氣象條件的制約和影響特別大，實際的工作效率很低，而普通的預(yù)警雷達(dá)、跟蹤雷達(dá)，雖然具有相當(dāng)遠(yuǎn)的作用距離，不受天時和氣象條件限制，但其分辨率較低，缺乏目標(biāo)識別能力。跟蹤成像雷達(dá)的出現(xiàn)，就很好的解決了光學(xué)探測設(shè)備和普通雷達(dá)的缺陷?，F(xiàn)代的跟蹤成像雷達(dá)，不僅不受氣候條件的制約，而且擁有比普通雷達(dá)更高的分辨率，更遠(yuǎn)的作用距離，在對空間微小目標(biāo)跟蹤成像方面具有顯著優(yōu)勢，具備強(qiáng)大的目標(biāo)識別能力，因此用精密跟蹤成像雷達(dá)來監(jiān)視空間目標(biāo)，不僅可以對空間飛行器進(jìn)入空間、在空間運(yùn)行及返回地球的全過程進(jìn)行探測跟蹤，還可以對其進(jìn)行二維成像，獲取目標(biāo)的外形、尺寸、功能等信息，從而為地面指揮中心掌握空間態(tài)勢提供充足的信息。

目前跟蹤成像雷達(dá)已經(jīng)成為各種空間監(jiān)視設(shè)備的主流，研發(fā)部署跟蹤成像雷達(dá)將會極大地提升國家的空間目標(biāo)監(jiān)視能力，進(jìn)而為未來的太空防御作戰(zhàn)提供強(qiáng)大信息保障。目前美國、俄羅斯、德國等西方發(fā)達(dá)國家己經(jīng)將跟蹤成像雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于空間目標(biāo)的監(jiān)視當(dāng)中，并取得了顯著的成效。利用跟蹤成像雷達(dá)提供的空間目標(biāo)運(yùn)動狀態(tài)以及二維圖像等信息，可以預(yù)先感知到空間中可能存在的威脅從而為國土安全提供有效保障。在空間技術(shù)飛速發(fā)展的今天，為了有效地利用太空，保衛(wèi)空間安全，發(fā)展跟蹤成像雷達(dá)，對空間目標(biāo)進(jìn)行全方位地探測、跟蹤、監(jiān)視和識別，并創(chuàng)立建設(shè)一個詳盡的空間環(huán)境數(shù)據(jù)庫已經(jīng)迫在眉睫。因此，對基于高分辨ISAR成像技術(shù)的跟蹤成像雷達(dá)的研究對國家未來的空間發(fā)展和空間安全有著十分重大的意義。

3、跟蹤成像雷達(dá)技術(shù)概述

在跟蹤成像雷達(dá)技術(shù)中，第一步要實現(xiàn)的是環(huán)節(jié)對空間運(yùn)動目標(biāo)的精密跟蹤，因為雷達(dá)跟蹤技術(shù)是一切后續(xù)信號分析處理的前提，只有實現(xiàn)了目標(biāo)的精密跟蹤，才能不斷收到目標(biāo)反射回來的電磁波信號，高質(zhì)量的成像才有進(jìn)行的基礎(chǔ)。對于空間目標(biāo)來說，由于其工作在大氣層之外，大部分目標(biāo)處于無動力飛行階段，且具有相對固定的運(yùn)行軌跡，因此空間目標(biāo)的精密跟蹤相對較容易實現(xiàn)。

在精確掌握了空間目標(biāo)的航跡之后，第二步就要對空間目標(biāo)進(jìn)行成像。通常雷達(dá)成像利用的是合成孔徑雷達(dá)技術(shù)（SAR，Synthetic Aperture Radar）或者逆合成孔徑雷達(dá)技術(shù)（ISAR，Inverse Synthetic Aperture Radar），兩者的基本工作原理大體上是一致的，都是利用雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對運(yùn)動，在接收端用信號處理的手段，將雷達(dá)與目標(biāo)相對運(yùn)動的距離等效地看成一個孔徑很大的虛擬天線，從而實現(xiàn)雷達(dá)方位分辨力的提高。

跟蹤成像雷達(dá)中最關(guān)鍵的技術(shù)是對非合作運(yùn)動目標(biāo)成像的ISAR成像技術(shù)。對于空間目標(biāo)，雖然其相對固定的運(yùn)行軌道非常利于精密跟蹤，但是其高速運(yùn)動的運(yùn)動狀態(tài)卻不利于精密成像。目前ISAR成像主要是利用距離-多普勒（R-D，Range-Doppler）算法，即雷達(dá)接收端通過處理目標(biāo)相對雷達(dá)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的多普勒頻率從而獲得方位向的高分辨率。

雷達(dá)技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：火控雷達(dá) 雷達(dá)散射截面 測量雷達(dá) 箔條彈

中圖分類號：TN972.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0075-03

1 引言

箔條彈作為一種既簡單又有效的無源干擾手段，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，是飛機(jī)、艦船等運(yùn)動目標(biāo)必備的自衛(wèi)干擾設(shè)備之一。影響箔條彈干擾效果的一個重要因素就是箔條彈RCS，準(zhǔn)確測量箔條彈RCS在戰(zhàn)術(shù)使用上有著非常重要的意義。

某型火控雷達(dá)主要用于高精度測量目標(biāo)的距離、方位角、俯仰角供火控解算，而對目標(biāo)的回波幅度信息則僅通過AR顯示器供操作手直觀觀察，未進(jìn)行處理使用，需要對雷達(dá)進(jìn)行改進(jìn)。并且，在載機(jī)彈出箔條彈至箔條云充分展開期間，展開的箔條云會與載機(jī)同時處于雷達(dá)分辨單元內(nèi)[1]，為了避免人為操作帶來的測量誤差，也需要對雷達(dá)進(jìn)行改進(jìn)。本文針對機(jī)載箔條彈，探討應(yīng)用于箔條彈RCS測量的某型火控雷達(dá)技術(shù)改造。

2 箔條云RCS測試原理及測試要求

2.1 測試原理

2.2 測試要求

箔條云RCS測試的特點主要包括：（1）箔條云RCS分布具有鮮明的特征：箔條彈出膛后，其RCS迅速增大，達(dá)到最大值后稍有回落，持續(xù)一段時間后逐漸減?。唬?）機(jī)載箔條云散開迅速，形成時間短，測試其RCS時間特性時很難與載機(jī)分離，即所測得回波可能包含載機(jī)的貢獻(xiàn)，測試有一定困難。

對于箔條云RCS動態(tài)測試，要求測量雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)該具有以下性能[2]：（1）雷達(dá)體制為脈沖體制；（2）接收機(jī)線性誤差小于±0.5dB；（3）能夠記錄測試所需參數(shù)，如目標(biāo)距離、方位角、俯仰角、回波幅度等。

3 測量雷達(dá)改造方案

為了實現(xiàn)機(jī)載箔條彈RCS測量功能，某型火控雷達(dá)主要改造包括以下兩個方面：信號處理機(jī)改造和零時信號控制系統(tǒng)改造。

3.1 信號處理機(jī)改造

某型火控雷達(dá)主要用于高精度測量目標(biāo)的距離、方位角、俯仰角，供火控解算，而對目標(biāo)的回波強(qiáng)度信息則僅通過AR顯示器供操作手直觀觀察，雷達(dá)未進(jìn)行處理使用，因此不具備RCS測量功能。為了達(dá)到箔條彈RCS測量要求，在某型火控雷達(dá)的基礎(chǔ)上通過更改信號處理機(jī)軟件、系統(tǒng)控制軟件、增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄軟件等。某型火控雷達(dá)跟蹤狀態(tài)的工作原理如圖1所示。

雷達(dá)的信號處理機(jī)主要基于FPGA技術(shù)，信號處理的主要過程均采用基于FPGA的硬件邏輯實現(xiàn)，僅在最終的目標(biāo)跟蹤計算、全機(jī)控制和模式控制采用計算機(jī)來完成，原設(shè)計中用于AGC控制的目標(biāo)幅度測量也采用基于FPGA的硬件邏輯設(shè)計，其測量值出于無需求并未輸出，因此為進(jìn)行箔條彈RCS測量，需要更改FPGA的設(shè)計，將跟蹤目標(biāo)幅度測量信息輸出可供計算機(jī)讀取。更改后的信號處理流程圖如圖2所示。

目標(biāo)RCS測量所需的其它信息如目標(biāo)距離、脈沖重復(fù)周期、工作頻點等參數(shù)已經(jīng)輸出，發(fā)射脈沖寬度由計算機(jī)進(jìn)行控制，可更改軟件輸出。所有測量所需的信息由信號處理機(jī)輸出到跟蹤控制計算機(jī)后再輸出，并由外部的測試計算機(jī)進(jìn)行實時記錄。

3.2 零時信號控制系統(tǒng)改造

箔條彈出膛后由于受載機(jī)氣流、風(fēng)速、重力等影響，迅速擴(kuò)散成箔條云并持續(xù)一定時間。一般箔條彈所要求的有效干擾時間非常短，實際測量時，由于一些人為的操作問題，可能貽誤時機(jī)，錯過箔條云最大形成時刻，從而造成測試不準(zhǔn)確[3][4]。為了準(zhǔn)確把握箔條云最大形成時間，得到完整的箔條云RCS時間特性曲線，課題組研制了零時信號系統(tǒng)。示意圖如圖3所示。飛行員投彈時觸發(fā)機(jī)載控制模塊，機(jī)載控制模塊向地面實時發(fā)送時統(tǒng)信號（箔條彈點火脈沖或彈出膛信號），時統(tǒng)信號經(jīng)延遲Δt1秒后（延遲時間即時可調(diào)），控制箔條彈點火投放。在雷達(dá)面板增加一個專用于零時操作的按鍵來轉(zhuǎn)換到零時模式，當(dāng)?shù)孛婺K接收到時統(tǒng)發(fā)來的時統(tǒng)信號時，自動切斷雷達(dá)伺服系統(tǒng)，停止跟蹤，時統(tǒng)信號延遲Δt2秒后（延遲時間即時可調(diào)），雷達(dá)恢復(fù)跟蹤功能。

4 雷達(dá)改造后測試結(jié)果

4.1 接收機(jī)校線試驗結(jié)果

雷達(dá)改造完成后，對接收機(jī)動態(tài)范圍內(nèi)對應(yīng)的輸入輸出功率數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，如圖4所示，可以得到一條較理想校線。計算后得出接收機(jī)線性誤差小于±0.5dB，滿足測試要求。

4.2 RCS測量精度

采用地面放標(biāo)準(zhǔn)金屬球的方法對改造后的雷達(dá)進(jìn)行比對測試，對0.1m2金屬球和未知金屬球（實際采用0.2m2）進(jìn)行測量。0.1m2和0.2m2金屬球歸一化回波幅度如圖5所示，0.2m2金屬球RCS測量曲線如圖6所示。

4.3 雷達(dá)測量

雷達(dá)搜索、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并跟蹤直升機(jī)，在接收到零時信號后轉(zhuǎn)入RCS測量模式，穩(wěn)定跟蹤箔條彈后，信號處理機(jī)輸出當(dāng)前目標(biāo)回波幅度以及AGC值，數(shù)據(jù)記錄軟件對整個過程進(jìn)行實時記錄。某型箔條彈歸一化雷達(dá)散射截面（RCS）時間特性測試曲線如圖7所示。

5 結(jié)語

為了滿足箔條彈RCS測試要求，對某型火控雷達(dá)進(jìn)行了改進(jìn)，實現(xiàn)了箔條云RCS測試，并且避免了在機(jī)彈分離階段由于人為操作引入的測量誤差。試驗證明，該方法切實可行，可用于各類箔條彈的RCS動態(tài)飛行測量與干擾性能評估。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勇等.機(jī)載箔條彈RCS測量系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn).微計算機(jī)信息.2011，27（6）.

[2]GJB364A-2002.箔條云測試方法.2002.