时翔[1]2004年在《毫米波波段目标辐射及散射特性测量方法研究》文中研究表明本文是“十五”某国防预研项目的重要组成部分，对装甲目标及其在隐身材料下的散射特性和辐射特性测试方法进行了研究，为相关国防项目的研究提供依据。 本文首先通过对毫米波波段目标散射特性的测试原理的分析，确定了毫米波散射特性测试方法及隐身效果的评估方法；对远场条件、测试背景在雷达测试中的影响及衰减给出理论和实践上的分析；对雷达测试中的重要方法-缩比测试建立了较为清晰的数学模型。 其次，进行了3mm脉冲雷达的改进，对改进结果进行了实测对比与校验标定工作，对装甲目标进行了外场测试和结果的分析。 再次，对毫米波波段目标辐射特性的测试原理，进行了理论基础、地物背景和立体金属目标方面的阐述和论证。 最后，本文开展了毫米波辐射计的测试原理与测试方法的分析和论证工作，并进行了实际地物背景的毫米波辐射特性的对比测试与数据分析工作，提出毫米波波段金属目标辐射特性控制的初步方案。 全文的工作旨在为相关的国防科研提供理论和实践上的依据。
王飞[2]2003年在《毫米波波段目标辐射及散射特性测量方法研究》文中研究表明本文是“十五”国防预研项目的重要组成部分，对装甲目标的散射特性和辐射特性测试方法进行了研究，为相关国防项目的研究提供依据。 通过分析毫米波段辐射计的工作原理，建立毫米波辐射计输出信号的理论模型。对3毫米、8毫米波段目标辐射特性和散射特性进行测试，并对测试方法的可行性进行分析。通过对某一模型飞机进行8毫米波段的散射特性测试，并进行误差分析，为项目的研究提供了理论和实验的依据。 同时本文也对不同的非金属目标和金属目标进行3毫米波段辐射特性测试并和建立的理论模型进行对比分析，根据分析结果提取相应的特征量，为毫米波主被动探测技术的研究提供依据。
刘静[3]2016年在《金属目标的毫米波辐射特性与成像特征分析》文中进行了进一步梳理随着时代发展信息科技也不断发展,对金属目标的探测与识别无论在军用还是民用领域一直都属于重要的研究方向。被动毫米波因其波段优势,能在烟、雾、尘等恶劣环境下辨别金属目标,且隐蔽性强,现阶段在灵敏弹药精确制导以及地面装甲目标侦查与反侦查方面取得了广泛应用。一般而言,现实中的金属目标均具有复杂的立体结构,相较于平面目标有更复杂的辐射反射路径,且其毫米波辐射图像有更加混迭的边缘不易提取其特征。本文针对立体金属目标的上述特点展开研究,主要研究工作如下:(1)系统地分析了毫米波辐射的基本原理、毫米波辐射计系统和辐射计的定标方法。利用不同的环境参数、大气参数、介电常数、物理几何特性等对天空、水泥地背景在3mm和8mm波段的辐射特性进行了理论仿真,为金属立体目标辐射特性建模建立了背景基础。(2)根据毫米波辐射测量的基本原理,以传统的金属平面目标辐射特性的理论模型为基础,从规则的金属立体目标着手,采用面元分割法和射线追踪法,对水泥地背景下的立体金属目标进行了建模分析,得到其视在温度的一维曲线。使用3mm和8mm辐射计对其辐射特性进行测量,验证了对金属立体目标辐射路径规划的有效性。并采用网格法实测了金属球和金属柱的毫米波辐射图像。(3)对不同背景环境,如崇明岛海域的海面背景、校内水泥地背景以及吸波材料背景下的典型形状金属目标进行了固定点位的辐射特性测量,分析了具体立体结构对目标辐射特性的影响。进一步地,针对不同陆地背景下(草地、沙地、水泥地)复杂金属立体目标进行了外场辐射成像实验,并结合活动轮廓模型算法提取了目标的边缘信息。同时,根据目标图像边缘特征特性提出了一种快速提取目标特征的算法,结果表明该算法能够有效地提取目标特征信息。对具有典型立体结构的金属目标的建模分析、校内实验室实测、外场不同背景实测(不同类型陆地以及崇明岛海域海面)的研究工作为下一步金属立体目标识别与动态追踪提供了理论与数据支撑。
朱莉[4]2010年在《短毫米波近程主被动阵列探测及成像技术研究》文中研究说明短毫米波(频率为100～1000GHz,对应波长3mm-0.3mm)兼具有微波与红外的优点,在保留高分辨率的前提下还具有一定的穿透能力,能够根据目标散射或辐射的能量识别不同物理属性的目标,因此短毫米波近程目标探测及成像是当前一个非常重要的发展方向。短毫米波被动成像具有全天时全天候的能力,可以获取目标的几何形状特征、材质、温度等特性；而主动成像则可以得到目标的叁维立体感图像,效果更加理想。如果把两种短毫米波成像系统结合起来,则可以使两种方式取长补短,获得更加全面详尽的目标信息,为目标探测和识别提供先验条件,推进短毫米波近程探测及成像技术在医疗、导航、交管和公共安全等领域的广泛应用。论文围绕短毫米波近程目标散射特性及主动成像技术、近程目标辐射特性及被动成像技术和主被动复合阵列成像及探测技术叁个方面,丌展了以下研究工作：(1)分析了短毫米波在晴朗大气中的传输特性,主要包括大气对短毫米波的吸收、折射、散射和衰减；重点研究了降雨对短毫米波传输的影响,建立了雨滴衰减截面模型,得到了短毫米波频率点的降雨衰减曲线；简要分析了降雨在云雾中的传输情况,最后讨论了短毫米波非大气窗口频率点特殊的传输特性及应用。(2)近程目标散射特性的研究一直受到角闪烁效应的影响,针对这一情况提出了波数域相位补偿的方法来进行有效抑制,测试结果与目标特性相吻合,表明该方法切实有效。为了更加全面的掌握目标空间散射特征的分布,丌展了近程目标散射成像研究,阐述了散射成像原理,提出了叁种适合不同形状目标的成像算法,最后对成像系统的设计和测试方法进行了讨论,为系统的工程化实现提供参考。(3)针对短毫米波频段目标辐射特性的特点,丌展了短毫米波目标辐射特性的建模,计算与分析工作,并与微波、红外波段进行对比,揭示短毫米波频段物体辐射特性在不同频率、不同温度下的规律。在此基础上进一步讨论了短毫米波无源阵列成像的原理和系统设计,重点研究了短毫米波无源阵列成像的特点以及图像复原方法。(4)分析了短毫米波主被动复合阵列成像系统的工作原理和关键参数,进行了短毫米波主被动复合阵列探测系统的工程化研究,对系统关键部件、信号处理软硬件实现作了详细分析,最后利用研制成功的样机进行了外场实验,并对实验结果进行了分析。综上所述,本文在短毫米波频段丌展了近程目标主被动阵列探测及成像技术的研究,对主动散射及成像、被动辐射及成像和主被动复合探测及成像的原理、算法实现、系统构建等方面进行了深入探讨,推动了短毫米波近程主被动探测及成像技术的发展。
时翔[5]2007年在《被动毫米波探测及其隐身技术研究》文中认为被动毫米波技术在军事中得到极大的应用,地面(金属)目标不仅受到主动毫米波系统(毫米波雷达)的威胁,也受到被动毫米波系统,包括弹载毫米波辐射计制导系统、机载及星载被动毫米波成像系统等的严重威胁。为提高地面目标在未来战场上的生存能力,本文进行了地面目标的被动毫米波探测及其隐身技术的研究。论文主要研究工作如下:分析了地面目标受到的被动毫米波系统的威胁,指出在进行地面目标主动毫米波隐身(雷达隐身)技术研究的同时,必须进行地面目标的被动毫米波隐身(辐射计隐身)技术的研究;进行了被动毫米波探测技术的理论基础——毫米波辐射测量理论的研究;进行了地物背景、地面目标及隐身目标的被动毫米波探测与分析工作;在被动毫米波探测距离方程分析的基础上,建立了目标毫米波辐射特性新的表征——目标辐射截面(RRCS),将其作为被动毫米波探测及其隐身技术的一个重要特征量;指出目标的被动毫米波隐身技术的实质是目标RRCS的缩减;指出了目标被动毫米波隐身的两个主要途径,并按照这两个途径,从形状、材料、无源对消、有源对消、温度控制五个方面进行目标RRCS缩减方法的研究;进行了主/被动毫米波隐身兼容的初步研究。总之,本文基于地面目标受到的被动毫米波威胁,在探测和反探测两个方面进行了较为系统的研究。论文的目的是为提高地面目标在未来战场上的生存能力,以及新时期的武器装备提供新的思路和方法。
聂建英[6]2009年在《毫米波被动探测系统反涂层隐身机理研究》文中提出隐身技术或低可探测技术是反电磁探测、降低军事武器被雷达、红外等其它探测器探测发现的一门综合性技术。隐身技术已成为决定战争胜负的重要因素之一。隐身技术改变了战争的方法和战略平衡。目前世界军事强国的各种武器与飞行器均具有隐身性能。隐身技术的迅速发展,对防御系统提出了严峻挑战。面对隐身武器的巨大威胁,探索与发展新的反隐身技术仍然是我国防建设亟待解决的紧迫而重要的问题。本论文共分八章,主要针对涂层隐身目标的特点,研究探索一种反隐身目标的新途径——毫米波被动探测系统反涂层隐身技术。论文研究课题与目前美、俄、英、法、德等国研究的被动探测反隐身研究是完全不同的概念。论文主要研究毫米波被动探测系统反涂层隐身的机理,分析毫米波被动探测系统反涂层隐身目标的特性、可行性、以及相关的技术等。第一章、主要介绍了国内外隐身技术和反隐身技术研究动向与特点。第二章、分析了毫米波探测系统的工作特点；研究了涂层隐身目标的毫米波辐射特性,主要给出了涂层隐身目标的辐射传递方程与通解；在此基础上分析了利用毫米波辐射差异识别检测隐身目标可行性；给出了毫米波被动探测的定标新方法；并进行实际测量试验；以及相关计算方法的验模方案性思路。第叁章、由于涂层隐身目标的毫米波电磁辐射信号是非相干的,并且涂层隐身目标的毫米波辐射温度与周围环境信号有关,具有随机性。本章引入涂层隐身目标模型参数的后验概率密度分布函数概念,根据探测到的目标天线温度数据,给出了求涂层隐身目标辐射温度方差极小最佳解的方法。第四章、鉴于辐射计接收的涂层隐身目标信号与目标的物理温度、发射系数、媒介的温度、以及目标所处辐射计波束的区域有关,本章分析了涂层隐身目标的视在温度与天线温度关系,建立毫米波辐射计天线温度模型,给出了3mm波段直流辐射探测计计算涂层隐身目标辐射亮温的插值解。第五章、毫米波辐射计不是直接探测涂层隐身目标的亮度温度,而是被天线方向图权函数平缓了的目标亮度温度。本章介绍了涂层隐身目标的亮度与亮温的概念和相互关系。为求得涂层隐身目标的亮度,需要解病态的第一类Fredholm积分方程,该积分方程的解是不稳定的,我们给出了8mm波段交流辐射计探测涂层隐身目标亮度温度的优化控制解,并对其方法进行验模。第六章、毫米波被动探测系统在反隐身或反装甲导弹精确制导中起着重要作用,因此研究被动定位方法是反隐身技术研究的重要内容之一。本章给出了毫米波被动探测涂层隐身目标的定位原理,和涂层隐身目标空间定位方法与计算公式。第七章、毫米波被动探测系统也可对我涂层目标隐身性能进行评估,本章给出了计算隐身材料技术参数的方法公式与误差分析方法。方法对提高我涂层目标隐身性,具有重要应用价值。第八章、文中引用非线性几何分析方法之一的灰度形态学来提高毫米波被动探测目标图像的分辨率。取灰度为结构元素,考察毫米波被动探测图像的灰度波峰检测算子与灰度波谷检测算子,给出了利用灰度波峰与灰度波谷差增强图像。然后给出了毫米波被动探测图像的多尺度边缘检测,并分析了毫米波被动探测涂层隐身目标要素。
张超[7]2008年在《3mm波段目标辐射特性分析》文中进行了进一步梳理毫米波目标辐射特性的研究为毫米波波段的目标探测与识别提供理论基础。本文主要研究3mm波段的目标辐射特性。论文从普朗克辐射定理出发,介绍了目标的辐射原理与目标辐射特性测量基本理论,建立起功率与温度的对应关系。辐射特性测量需要使用毫米波被动探测系统—毫米波辐射计。文章描述了辐射计的工作原理、构成及其特点等,在测定接收机线性度的基础上利用两点法与增量法对辐射计进行定标。同时分别给出了地物背景、一般目标与立体目标的毫米波辐射特性测量模型,重点研究了空气-植被-土壤叁层媒质的亮度温度模型。利用3mm狄克式辐射计分别对地物背景、地面目标及隐身目标进行辐射特性的被动探测与分析工作。绘制了不同地物背景的辐射温度曲线,分析了不同条件下典型金属目标辐射温度的差异,对比了吸波材料覆盖的隐身目标与非隐身目标的辐射温度差异。本文在梯度法基础上引入光滑化算法得到温度反演方程的稳定解。最后,应用毫米波被动成像系统对坦克模型进行了隐身成像的对比实验,获取了图像,进行了隐身效果的对比。
吕游[8]2016年在《基于中波红外的双波段目标辐射特性测量技术研究》文中指出随着红外探测技术的快速发展,目标红外辐射特性数据受到了越来越广泛的重视。目标红外辐射特性可以为目标红外探测、识别和跟踪提供基础数据;为红外系统仿真提供目标和背景生成的物理特征,有利于数学模型的准确建立;为目标红外隐身效果提供评价依据。目前,越来越多的高精度地基红外成像系统广泛应用于军事目标的辐射特性测量。传统的目标红外辐射特性测量是单波段测量,即利用红外成像系统获取目标在一个波段的辐射图像,通过辐射特性反演算法实现目标表观红外辐射测量,测量结果中包含目标发射率和环境反射辐射,仅能反映目标的辐亮度温度,存在理论局限性。本文深入研究了辐射定标和目标单波段辐射特性测量原理,针对单波段辐射特性测量原理的局限性,采用双波段测量技术实现军事目标辐射特性测量。对传统的双波段辐射特性测量方法进行改进,提出适用于军用目标辐射特性测量的中波红外双波段测量方法,并在详细分析影响双波辐射特性段测量误差来源的基础上提出了多个提高双波段辐射特性测量精度的方法。本论文主要完成了以下六个方面的工作:(1)深入研究了目标红外辐射特性测量技术和红外成像系统非均匀性校正方法,建立了红外成像系统辐射定标和测量模型,提出基于积分时间的辐射定标模型,为目标辐射特性双波段测量提供可靠的基础理论。(2)深入研究了双波段辐射特性测量的基础理论,针对传统双波段测量方法的缺点并结合中波红外成像系统的特点,建立了双波段辐射特性测量模型,针对远距离、中低温目标,推导了基于红外测量系统辐射定标的双波段定标比值和测量比值公式,提出了考虑大气和环境辐射的双波段辐射特性测量方法。(3)根据本文建立的双波段测量模型,详细分析辐射定标误差、测量波段选取、图像随机噪声、大气和目标发射率不确定性等因素对双波段测量精度的影响,并进行了仿真实验验证,为提高双波段辐射特性测量精度提供理论支撑(4)为了提高双波段定标和测量的效率,提出基于辐射定标简化模型的双波段辐射特性测量方法;详细分析了环境温度对红外成像系统辐射定标的影响,提出不依赖环境温度的双波段辐射特性测量方法,避免定标和测量过程之间环境温度不一致对目标辐射特性双波段测量的影响,提高双波段辐射特性测量方法的环境适应性。(5)针对红外测量图像的特点,提出基于K-均值聚类和CIE-94颜色差异公式的伪彩色显示方法,提高红外测量图像的显示效果。(6)设计了基于中波红外成像系统和带通滤光片的双波段辐射特性测量实验系统;为了避免双波段辐射特性测量实验中使用黑体为被测目标不具有普遍性的问题,设计了灰体目标模拟装置;进行了实验室和高低温箱内的灰体目标双波段辐射特性测量实验,验证本文提出算法的有效性。本文对双波段辐射特性测量技术进行了深入研究,搭建了中波红外双波段辐射特性测量系统,进行了大量辐射定标和目标辐射特性测量实验。实验结果表明,本文的双波段辐射特性测量方法实现了中低温目标真实温度测量,温度测量精度优于4℃,辐射特性测量精度优于10%,基于辐射定标简化方法的双波段测量方法实现了对双波段定标和测量过程的简化,不依赖环境温度的双波段测量方法实现了定标和测量过程之间环境温度不一致情况下的目标辐射特性测量。本文的研究成果对进一步开展目标辐射特性测量研究和双波段辐射特性测量系统设计具有重要的理论意义和参考价值。
龚冰[9]2009年在《毫米波/亚毫米波目标辐射特性及探测技术研究》文中指出毫米波被动探测技术在天文、遥感、军事等领域具有重要的实用价值和广阔的应用前景。随着应用的不断深入,探测系统的研究正向着更高频率的波段——亚毫米波波段的方向发展。为了研制相应的被动探测系统,本文对0.3mm～3mm波段的目标辐射特性及其辐射能量探测进行研究。由于被动探测系统接收到的辐射能量主要包括物体自身辐射的能量和反射环境的能量两部分,而且辐射能量在大气传输过程中会受到大气分子或水凝体(如雨滴)的影响,所以在分析辐射能量探测之前,须对目标辐射特性及其大气传输情况进行研究。因此,本文的研究分为物体辐射理论、辐射能量大气传输、目标辐射特性建模和辐射能量探测四个方面。在物体辐射理论方面,根据Planck方程在0.3mm～3mm波段内对Rayleigh公式进行修正。同时,介绍和分析不同分界面的发射率和反射率的计算方法,以及几种常见的金属和非金属物体的辐射特性差异。在辐射能量大气传输方面,首先对散射理论以及太气分子和水凝体的物理特征进行分析。然后利用水凝体的吸收、散射特性,对0.3mm～3mm波段降雨(或云雾等)引起的衰减进行研究,并给出衰减系数(或衰减截面)和频率的关系曲线。在目标辐射特性建模方面,首先研究兼顾天气因素的天空温度计算方法,并对目标辐射温度受物理温度影响的情况进行分析,推导出变温物体辐射温度计算模型——VTRT模型。然后通过实验测试对该模型及其参数进行验证,并利用VTRT模型对某车辆缩比模型的辐射温度分布进行仿真和预测。在辐射能量探测方面,首先基于目标辐射特性及其大气传输特性,对辐射能量的探测方式及影响因素进行分析,推导出兼顾大气衰减的辐射计探测距离计算方法。然后,进行360GHz交流全功率辐射计的方案设计,并研究相关部件的设计和选择。总之,本文从辐射能量的产生、传输和接收的角度,对0.3mm～3mm波段的目标辐射特性和探测技术进行系统地分析和研究,为该波段被动探测系统的研制提供相应的理论和技术支持。
吴礼[10]2008年在《近程毫米波LFMCW雷达多目标信号分析与处理方法研究》文中研究指明毫米波LFMCW雷达体积小,重量轻,易于高度集成化,工作频带宽,分辨率高,敌方难以截获,抗干扰性能强并具有较好的全天候工作能力,从而使之在精确制导、战场监视、汽车防撞、工业控制、环境遥感等领域中有着广泛的应用前景。本论文以近程制导应用为背景,依托实际工程项目,采用理论分析、仿真实验、工程验证相结合的方法,对近程毫米波LFMCW雷达目标信号模型、多目标运动参数估计、寄生调幅干扰抑制及相位噪声对多目标探测性能影响等进行了分析研究,在利用自行研制的一套Ka波段LFMCW雷达样机测量几种典型地物杂波特性的基础上,模拟了地杂波环境下的多目标回波信号,为工程项目的研究提供了理论基础与参考。本文的主要内容包括以下几个方面:(1)推导了毫米波LFMCW雷达目标回波信号在时域和频域上的表达式;通过信号复包络导出了具有大时带宽积的对称叁角LFMCW信号的单周期和多周期模糊函数,分析和比较了这两种模糊函数的性质和特点;详细讨论了系统噪声、扫频非线性、时域加窗等损失因子对毫米波LFMCW雷达距离分辨率的影响。(2)研究了多目标距离速度去耦合的方法。首先,针对现有方法对多目标检测时存在的缺点,提出了一种改进的发射变周期LFMCW信号法,实现了多目标距离速度去耦合。该方法利用对称叁角波上下扫频得到的频谱对称性实现固定杂波的抑制,达到简化目标环境、提高目标检测性能的目的,同时利用区域滑动窗检测法实现目标回波信号频谱峰值检测,提高目标参数的估计精度。其次,提出了利用分数阶Fourier变换结合Radon-Ambiguity变换实现毫米波LFMCW雷达多目标距离速度去耦合的算法。在利用Radon-Ambiguity变换估计出调频率的基础上,结合分数阶Fourier变换准确地估算出信号的中心频率实现距离速度去耦合,进而得到正确的目标一维距离谱。第叁,提出了利用分数阶自相关和分数阶Fourier变换实现多目标距离速度去耦合的方法,该方法在估计调频率时采用迭代方法进行一维扫描搜索,与Radon-Ambiguity变换方法相比具有更快的运算速度。仿真结果验证了这些方法的有效性。(3)研究了加速运动多目标的检测。分析了目标具有加速度运动时毫米波LFMCW雷达的差拍信号,得出了差拍信号参数与目标运动参数之间的变化关系;推导了毫米波LFMCW雷达信号的加速度模糊函数及加速度固有分辨力关系式,研究了目标加速度对多普勒频率估计精度的影响;针对Wigner-Ville分布与Radon变换方法对多个目标参数估计时存在交叉项的弱点,提出利用改进型Wigner-Ville分布与Radon变换相结合的方法,消除交叉项引起的虚假目标从而提高了目标参数的估计精度,得到的仿真结果验证了该结论。(4)研究了寄生调幅和相位噪声的影响。讨论了毫米波LFMCW雷达中的寄生调幅干扰,推导了采用变容管调谐方式的VCO输出信号,对系统产生寄生调幅干扰的原因进行了分析;设计了一种中频放大器以抑制寄生调幅干扰并分析抑制效果。建立了考虑相位噪声时毫米波LFMCW雷达目标的差拍信号模型,详细分析了相位噪声对多目标探测性能的影响。(5)研究了毫米波雷达地杂波测量和杂波环境下多目标回波信号的模拟。研制了Ka波段LFMCW雷达杂波特性测量样机,利用角反射体对系统进行了定标,研究了地杂波特性的测量方法和测量步骤。对几种典型地物的散射系数进行了测量,根据实验场地条件确定了数据的有效独立采样数和所需测量次数,建立了数据处理的软件平台并采用软件门技术对回波数据进行处理,有效抑制了干扰信号的影响。对影响散射系数测量精度的因素进行了详细分析,总结了各个误差因素的误差估计值及系统累计误差。在测量小入射角条件下典型地面散射系数和统计特性的基础上,利用零记忆非线性变换法实现了小擦地角情况下的符合特定功率谱的韦布尔杂波仿真,完成了对小擦地角地杂波环境下的毫米波LFMCW雷达多目标回波信号的模拟。
参考文献：
[1]. 毫米波波段目标辐射及散射特性测量方法研究[D]. 时翔. 南京理工大学. 2004
[2]. 毫米波波段目标辐射及散射特性测量方法研究[D]. 王飞. 南京理工大学. 2003
[3]. 金属目标的毫米波辐射特性与成像特征分析[D]. 刘静. 南京理工大学. 2016
[4]. 短毫米波近程主被动阵列探测及成像技术研究[D]. 朱莉. 南京理工大学. 2010
[5]. 被动毫米波探测及其隐身技术研究[D]. 时翔. 南京理工大学. 2007
[6]. 毫米波被动探测系统反涂层隐身机理研究[D]. 聂建英. 南京理工大学. 2009
[7]. 3mm波段目标辐射特性分析[D]. 张超. 南京理工大学. 2008
[8]. 基于中波红外的双波段目标辐射特性测量技术研究[D]. 吕游. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所). 2016
[9]. 毫米波/亚毫米波目标辐射特性及探测技术研究[D]. 龚冰. 南京理工大学. 2009
[10]. 近程毫米波LFMCW雷达多目标信号分析与处理方法研究[D]. 吴礼. 南京理工大学. 2008
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