双基地雷达微动空间目标全极化回波仿真方法

doi:10.12305/j.issn.1001-506X.2021.10.11

系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (10): 2789-2796.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.10.11

双基地雷达微动空间目标全极化回波仿真方法

徐志明¹, 艾小锋^1,*, 周柯宏², 赵锋¹, 肖顺平¹

1. 国防科技大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室, 湖南长沙 410073
2. 西昌卫星发射中心, 四川西昌 615000

收稿日期:2020-08-07 出版日期:2021-10-01 发布日期:2021-11-04
通讯作者: 艾小锋
作者简介:徐志明(1995—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为双基地雷达目标特性与特征提取|艾小锋(1983—), 男, 副研究员, 博士, 主要研究方向为双基地雷达成像、特征提取|周柯宏(1995—), 男, 助理工程师, 本科, 主要研究方向为雷达目标识别技术|赵锋(1978—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为电子信息系统仿真建模评估|肖顺平(1964—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为雷达极化信息处理及应用、电子信息系统仿真建模评估
基金资助:
国家自然科学基金资助课题(61890541);国家自然科学基金资助课题(61890542)

Simulation method of fully polarized bistatic radar echoes for micro-motion space targets

Zhiming XU¹, Xiaofeng AI^1,*, Kehong ZHOU², Feng ZHAO¹, Shunping XIAO¹

1. State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment E f fects on Electronics and Information System, National University of De f ense Technology, Changsha 410073, China
2. Xichang Satellite Launch Center, Xichang 615000, China

Received:2020-08-07 Online:2021-10-01 Published:2021-11-04
Contact: Xiaofeng AI

摘要/Abstract

摘要：

由于双基地雷达具有反隐身、抗干扰、抗摧毁等诸多天然优势, 双基地雷达的目标探测和识别问题逐渐成为研究热点。以双基地雷达微动空间目标为研究对象, 首先分析了电磁计算双基地散射数据和双基地雷达目标回波的对应关系, 然后指出了利用电磁计算数据获得的目标仿真回波与目标真实回波极化坐标系的差异, 并提出了相应的校正方法, 最后进行了仿真验证。结果表明, 所提方法保证了电磁仿真回波数据与实测回波数据的极化一致性, 可以为后续的双基地雷达目标特征提取、目标识别等算法研究提供数据支撑。

关键词: 双基地雷达, 全极化, 回波仿真, 微动特征

Abstract:

Due to the good performance of anti-stealth, anti-jamming, and anti-destruction, the detection and recognition issues of bistatic radar systems have attracted great attention. In this paper, the micro-motion space targets are selected as the research objects. Firstly, the relationship between the calculated complex radar cross section (RCS) data and the target echoes are analyzed. Then, the difference in polarization reference plane of the simulated radar echoes and the realistic target echoes is pointed out. After that, the modification method is proposed, At last, simulation results are given to validate the presented algorithm. By this algorithm, the polarization characteristics of simulated echoes are realized more consistent with the real received target echoes. This presented technique can be used to provide echo data on the algorithm research of feature extraction and recognition of micro-motion space targets based on bistatic radar.

Key words: bistatic radar, full-polarized, echo simulation, micro-motion characteristic

中图分类号:

TN955

徐志明, 艾小锋, 周柯宏, 赵锋, 肖顺平. 双基地雷达微动空间目标全极化回波仿真方法[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(10): 2789-2796.

Zhiming XU, Xiaofeng AI, Kehong ZHOU, Feng ZHAO, Shunping XIAO. Simulation method of fully polarized bistatic radar echoes for micro-motion space targets[J]. Systems Engineering and Electronics, 2021, 43(10): 2789-2796.

图/表 8

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参考文献 20

1	张小宽, 刘尚钞, 张晨新, 等. 隐身目标的双基地雷达探测技术[J]. 系统工程与电子技术, 2008, 30 (3): 444- 446. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2008.03.013
	ZHANG X K , LIU S C , ZHANG C X , et al. Study on the detection technology of bistatic radars for stealthy targets[J]. Systems Engineering and Electronics, 2008, (3): 444- 446. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2008.03.013
2	高磊, 曾勇虎, 汪连栋. 导弹目标单、双基地雷达散射截面对比分析[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30 (1): 68- 74.
	GAO L , ZENG Y H , WANG L D . Comparison analysis of mono-static and bi-static radar cross sections for missile target[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30 (1): 68- 74.
3	李修和, 陈永光, 张艳艳, 等. 不同干扰决策准则下的双基地雷达探测能力研究[J]. 电子学报, 2004, 32 (12): 2063- 2066. doi: 10.3321/j.issn:0372-2112.2004.12.032
	LI X H , CHEN Y G , ZHANG Y Y , et al. Detecting capability of bistatic radar under different jamming decision criterion[J]. Acta Electronica Sinica, 2004, 32 (12): 2063- 2066. doi: 10.3321/j.issn:0372-2112.2004.12.032
4	郭克成, 陆静. 双基地雷达的抗干扰能力及有效干扰区分析[J]. 现代雷达, 2004, 26 (9): 20- 22, 25. doi: 10.3969/j.issn.1004-7859.2004.09.006
	GUO K C , LU J . Anti-jamming capability of bistatic radar and analysis of the effective jamming area[J]. Modern Radar, 2004, 26 (9): 20- 22, 25. doi: 10.3969/j.issn.1004-7859.2004.09.006
5	万显荣. 基于低频段数字广播电视信号的外辐射源雷达发展现状与趋势[J]. 雷达学报, 2012, 1 (2): 109- 123.
	WAN X R . An overview on development of passive radar based on the low frequency band digital broadcasting and TV signals[J]. Journal of Radars, 2012, 1 (2): 109- 123.
6	LIU Z T , JIANG Y C . A novel doppler frequency model and imaging procedure analysis for bistatic ISAR configuration with shorebase transmitter and shipborne receiver[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2016, 9 (7): 2989- 3000. doi: 10.1109/JSTARS.2016.2530097
7	CLEMENTE C , SORAGHAN J J . GNSS-based passive bistatic radar for micro-Doppler analysis of helicopter rotor blades[J]. IEEE Trans.on Aerospace and Electronic Systems, 2014, 50 (1): 491- 500. doi: 10.1109/TAES.2013.120018
8	陈春晖, 张群, 罗迎, 等. 一种空间微动目标宽带雷达干涉三维成像方法[J]. 电子与信息学报, 2016, 38 (12): 3144- 3151.
	CHEN C H , ZHANG Q , LUO Y , et al. Interferometric three dimensional imaging method for space micro-motion target based on wideband radar[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2016, 38 (12): 3144- 3151.
9	马梁, 李永祯, 陈志杰, 等. 空间微动目标动态全极化回波仿真技术研究[J]. 系统仿真学报, 2012, 24 (3): 628- 631, 637.
	MA L , LI Y Z , CHEN Z J , et al. Research on simulation of dynamic full-polarizationradar echo for spatial targets[J]. Journal of System Simulation, 2012, 24 (3): 628- 631, 637.
10	艾小锋, 杨建华, 李永祯, 等. 宽带T/R-R双基地雷达目标特征提取方法研究[J]. 宇航学报, 2011, 32 (11): 2372- 2379. doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2011.11.011
	AI X F , YANG J H , LI Y Z , et al. Research on target feature extraction in the wideband T/R-R bistatic radar[J]. Journal of Astronautics, 2011, 32 (11): 2372- 2379. doi: 10.3873/j.issn.1000-1328.2011.11.011
11	艾小锋, 邹小海, 李浩智, 等. T/R-R双基地雷达进动目标参数估计与ISAR成像[J]. 电子学报, 2012, 40 (6): 1148- 1153.
	AI X F , ZOU X H , LI H Z , et al. Parameter estimation and ISAR imaging of precession targets using T/R-R bistatic radars[J]. Acta Electronica Sinica, 2012, 40 (6): 1148- 1153.
12	邹小海, 艾小锋, 李永祯, 等. 进动圆锥弹头双基地微多普勒特性分析[J]. 电子与信息学报, 2012, 34 (3): 609- 615.
	ZOU X H , AI X F , LI Y Z , et al. Bistatic micro-Doppler feature of the precessing cone-shaped warhead[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2012, 34 (3): 609- 615.
13	刘晓斌, 刘进, 刘光军, 等. 辐射式仿真中脉冲雷达ISAR成像等效模拟方法[J]. 电子与信息学报, 2018, 40 (7): 1553- 1560.
	LIU X B , LIU J , LIU G J , et al. Equivalent simulation method for pulse radar ISAR imaging in radio frequency simulation[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40 (7): 1553- 1560.
14	BRADLEY C J , COLLINS P J , FORTUNY-GUASCH J , et al. An inv estigation of bistatic calibration objects[J]. IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing, 2005, 43 (10): 2177- 2184.
15	BRADLEY C J , COLLINS P J. FORTUNY-GUASCH J , et al. An investigation of bistatic calibration techniques[J]. IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing, 2005, 43 (10): 2185- 2191.
16	LV W T , WANG J F , YU W X . Simulation of echoes from ballistic targets[J]. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2014, 13, 1361- 1364.
17	李帅, 王其冲, 后小明. 基于场景定义的弹道目标雷达回波仿真方法[J]. 现代雷达, 2018, 40 (8): 86- 90.
	LI S , WANG Q C , HOU X M . A scenario-definition radar echo simulation method of ballistic object[J]. Modern Radar, 2018, 40 (8): 86- 90.
18	PERSICO A R , CLEMENT C , GAGLIONE D , et al. On model, algorithms, and experiment for micro-Doppler-based recognition of ballistic targets[J]. IEEE Trans.on Aerospace and Electronic Systems, 2017, 53 (3): 1088- 1108.
19	AI X F , ZOU X H , LI Y Z , et al. Bistatic scattering centres of cone-shaped targets and target length estimation[J]. Science China Information Sciences, 2012, 55 (12): 2888- 2898. doi: 10.1007/s11432-012-4749-6
20	TITIN-SCHNAIDER C . Physical meaning of bistatic polarimetric parameters[J]. IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing, 2010, 48 (5)

坐标轴	坐标系名称	坐标系简写
(U, V, W)	地心直角坐标系	G
(x, y, z)	进动坐标系	P
($\hat x, \hat y, \hat z $)	目标坐标系	L
(${{\tilde x}_{{\rm{T, R}}}}, {{\tilde y}_{{\rm{T, R}}}}, {{\tilde z}_{{\rm{T, R}}}} $)	雷达坐标系	T, R

[1]	王宇卓, 朱圣棋, 李西敏, 兰岚. FDA MIMO双基雷达主瓣走动矫正距离模糊杂波抑制[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(5): 1483-1494.
[2]	何鹏远, 杨志伟, 谭啸. 星载双基地雷达杂波抑制能力分析与构型优选[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(2): 440-447.
[3]	但波, 付哲泉, 高山, 简涛. 基于卷积神经网络的海面目标全极化高分辨距离像识别技术[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(1): 108-116.
[4]	何炜琨, 刘昂, 王晓亮, 张莹, 陈敏. 机载阵列雷达风轮机回波信号建模与分析[J]. 系统工程与电子技术, 2021, 43(3): 666-675.
[5]	杨牡丹, 张冰尘, 魏中浩, 徐志林, 洪文. 基于组稀疏的极化差分SAR层析成像方法[J]. 系统工程与电子技术, 2019, 41(5): 1007-1012.
[6]	陈蓉, 冯存前, 贺思三, 饶驿. 采用ISAR像估计弹道目标微动特征的方法[J]. 系统工程与电子技术, 2017, 39(7): 1500-1505.
[7]	吴佳妮, 陈永光, 冯德军, 王雪松. 基于预分类的全极化HRRP模型匹配目标识别方法[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38(9): 1969-1974.
[8]	韩雁飞, 刘夏, 李海, 吴仁彪. 基于微物理特性的三维低空风切变雷达回波仿真[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38(2): 298-304.
[9]	张豪杰, 陈杰, 杨威, 李景文, 曾虹程. 基于FDTD的高保真SAR回波信号仿真方法[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38(1): 45-52.
[10]	袁俊泉, 袁博资, 王力宝, 马晓岩, 高飞. 天空双基雷达回波空时二维建模与分析[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38(1): 64-69.
[11]	何伟, 邢孟道. 基于密度峰值搜索的全极化SAR图像分类[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38(1): 60-63.
[12]	谭洪, 仇晓兰, 洪峻. 原始数据压缩对全极化SAR极化信息的影响[J]. 系统工程与电子技术, 2015, 37(9): 2029-2034.
[13]	王彩云1, 龚珞珞2, 吴淑侠2. 色噪声下双基地MIMO雷达DOD和DOA联合估计[J]. 系统工程与电子技术, 2015, 37(10): 2255-2259.
[14]	刘楠1，张林让1，赵永红1，张宏伟2. 双基地MIMO雷达抗分布式干扰方法[J]. 系统工程与电子技术, 2014, 36(7): 1298-1304.
[15]	张玉玺，王晓丹，姚旭，雷蕾. 基于复数全极化HRRP的雷达目标识别[J]. 系统工程与电子技术, 2014, 36(2): 260-265.

双基地雷达微动空间目标全极化回波仿真方法

Simulation method of fully polarized bistatic radar echoes for micro-motion space targets

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