天基雷达与隐身目标调研分解
CAST调研
一、美国天基雷达计划
1.1 美国对天基雷达提出的概念
( 1) 单基地天基雷达
单基地天基雷达(Monostat ic SBR) 就是把现有的机载预警与控制系统( AWACS) 和联合监视目标跟踪雷达系统( JSTARS) 的全部设备和功能搬到太空。这种设想的优点是技术成熟, 因有效载荷大而且重,将造成卫星很大、很重且成本高, 实现起来很困难。
( 2) 空间电子捷变雷达
空间电子捷变雷达( SPEAR) 和SPEAR U/ X 这两个计划同时进行, 前一种工作在X 频段, 具有SAR/GMTI 功能; 后一种增加了UHF 频段的雷达, 除具有SAR/ GMTI 功能外, 还增加了AMTI 功能。SPEAR 可搭载在轻型低地轨道卫星上, 成本相对较低, 采用相控阵雷达发射/ 接收天线模块 (TRAM) , 二维波束扫描, 每秒可覆盖几千平方公里的空域。星座卫星数量及其需要的最大空隙时间、平均重访时间如下: 最小星座14 颗星, 最大空隙时间59 min, 平均重访时间17 min; 较好用36 颗星, 最大空隙时间10 min, 平均重访时间2. 3 min; 最好用
75 颗星, 无空隙, 平均重访时间1 min。
( 3) 发现者- II
发现者- II( Discover II) 是由美国空军、DARPA和美国国家侦察局( NRO) 联合研制的天基雷达计划。Discover II 具备高分辨力地面动目标显示(HRR- GMTI) 、合成孔径雷达( SAR) 成像和数字地形图数据获取( DTED) 功能。Discover II 系统雷达工作在X频段, 天线大约40 m2, 二维扫描, 卫星轨道高度770 km, 不对全球进行连续覆盖监视, 只对选定重点区域连续监视。
由于美国国会不愿为天基雷达项目注入资金,已经在2000 年取消了Discover II 中的两颗卫星的演示验证, 并在2004 年指示空军取消天基雷达计划的探测跟踪任务, 而要求致力于研究和开发工作。虽然该计划已被取消, 但还具有很高的参考价值。
( 4) 有源双基地天基雷达
有源双基地天基雷达( Active Bistatic SBR) 星座由3 ~ 4 颗地球同步轨道( GEO) ( 轨道高度35 880 km, 搭载雷达发射机) 和24~ 26 颗低地球轨道( LEO) ( 搭载雷达接收机) 组成。当要求实现AMTI 功能时要求发射天线直径超过100 m, 而实现SAR/ GMTI 功能的雷达发射天线更大。有源双基地天基雷达的另一种设计思想是使发射机放在LEO上, 接收机放在无人机上。
( 5) 无源双基地天基雷达
无源双基地天基雷达( Passive Bistat ic SBR) 概念设计只能用于实现AMTI 功能。Passive Bistatic SBR的设想类似于Act ive Bistatic SBR, 只是雷达发射机不是搭载在卫星上, 而是一些地面电视、广播的发射机无源双基地和卫星上搭载的接收机组网来发现两者之间存在的运
动目标。
( 6) 小卫星天基雷达
小卫星由于具有低成本、可以一箭多星发射等优点, 是当前航天领域的一个研究热点。小卫星天基雷达(Smallsat SBR) 可以用来实现GMTI/ SAR 或者实现AMTI 功能。如果选择100 颗以上的小卫星星座, 采用UHF 频段可实现全球范围内连续动目标监视, 可实现类似GPS 工作模式, 多颗卫星同时观测同一个目标, 通过多星数据综合进行目标探测。
( 7) Techsat 21
应用分布式卫星技术, 通过多颗协调卫星上雷达天线形成分布式多基口径( Distributed Multistat ic Aperture) 能够实现GMTI/ SAR/ AMTI 功能。由于采用了多个视角和大的等效口径, 可以探测很小雷达散射面积的目标。美国空军在1998 年提出Techsat21 计划, 将8 颗X 频段小SAR( 77 kg) 卫星分布在半径250 km的圆形轨道上, 可实现单发、多收、1 m地面分辨率、1. 5 m/ s慢速动目标显示, 20 km观测带。采用X 频段, 各卫星频率略有差异, 所有雷
达接收自己的反射信号和其他卫星的反射信号, 通过干扰形成大的等效孔径。
1.2 美国天基雷达计划发展史
美国曾针对天基雷达的发展作了总体规划, 预计在2025 年之前实现一个功能完整的天基雷达系统( 可以实现SAR、GMTI 和AMTI, 覆盖全球) 。在战略上分成了3 个阶段: 近期, 利用天基雷达实现GMTI 功能; 中期, 实现全球GMTI 和区域性AMTI 的功能; 远期, 利用60~ 80 或更多颗卫星实现覆盖全球的连续GMTI 和AMTI 功能。
由于发现者- II 的需求不清, 经费预算增长过快, 而且缺乏如何从演示验证阶段过渡到实际应用的方案或设想等原因, 2000 年美国国会取消了该项目采购计划, 但仍向国家侦察局拨款3 000 万美元,继续用于研究和开发“天基雷达”所需的关键技术。美国空军在美国国会放弃发现者- II 试验验证工作之后仍支持天基雷达计划, 并坚持希望进行太空试验。同时, 美国国会对“天基雷达”计划可行性和经济承受力产生了怀疑, 甚至认为该项目不应该作为国防部的采购计划, 而更适合作为一项技术预研项目, 并对“天基雷达”计划2004、2005 财年的预算申请资金进行了大幅度的削减。
为了恢复国会对“天基雷达”计划继续投资的信心, 美国空军在2005 年对“天基雷达”计划进行了修改和重组, 将项目更名为“空间雷达”计划, 并重新制定了详细的“空间雷达”计划发展框图。另据2009年3 月的有关报道, 由于经费问题, 美国五角大楼于2008 年取消了天基雷达计划, 但美国空军方面仍对天基雷达需求迫切, 特别是在天基雷达的动目标检测特性和全天候成像- 监视能力方面。自“天基雷达”计划取消以来, 美国空军仍做出了探索性选择,希望复苏天基雷达星座计划, 考虑借鉴加拿大、德国等国部署商业可用系统( 包括加拿大的RADARSAT- 2、德国的SAR- lupe、TanDEM- X 卫星) 的经验,美国空军预选择
美国政府内部及与其他政府进行合作。由此可见, 未来美国天基雷达计划的发展仍然坎坷颇
多, 如突破关键技术, 明确需求, 降低成本, 减少投资, 从而实现天基雷达星座。
1.3 天基雷达能力
1.3.1 直接与战斗群对接联络
1.3.2 为战区导弹防御提供对手导弹加速阶段的轨迹预警
1.3.3 特征辅助识别
1.3.4 在严禁进入或有争议的水域进行水面搜索与作战编组
1.3.5 为打击相关目标提供实时更新的目标数据
1.3.6 为美国海军舰船提供临近船只的活动情况，包括潜水艇和特殊的作战武器的情况
1.4 TechSat-21计划
TechSat-21是美国空军实验室进行的一项针对分布式编队卫星的研究，主要用于验证卫星的编队飞行能力、稀疏孔径遥感（Sparse Aperture Sensing）能力和地面动目标检测（GMTI）能力，AFRL原本计划于2003年末发射3到4颗在轨小型微型，但由于经费原因，于2003年终止。
稀疏孔径编队
TechSat-21 3星编队
TechSat-21 稀疏孔径遥感
目前, 美国空军研究试验室( AFRL) 正在计划进行一项名为“技术星21”(TechSat 21) 的飞行试验, 该计划将演示由3 颗高性能微卫星组成的编队, 定于2006 年第一次发射。卫星将选择低轨道运行, 试验将验证3 颗轻质高性能微卫星组网工作的能力。美国空军期望2013 年可以使天基雷达卫星星座投入使用。卫星编队协同工作, 构成一个起到大型雷达天线孔径作用的“虚拟卫星”。它们不仅能识别地面运动目标, 还能完成各种成像、遥感和通信任务,
有些任务是依靠单颗大型卫星所无法实现的。可执行的任务包括准确的地理定位单路数字
地形高程数据采集、电子防护、单路合成孔径雷达成像、高数据速率安全通信等。
微卫星编队的优点还包括: 孔径尺寸不受限制、发射更加灵活、系统可靠性高、系统更易于升级, 大规模生产成本低。尽管方案可行, 但“技术星21”计划仍面临一些困难, 如正确协调微卫星间的无线链路, 系统误差的校准方式和可靠的信号处理方式。由乔治亚州技术研究所的4 名工程师组成的小组在美国空军研究试验室的资助下继续对这些问题进行了算法推导、建模和仿真研究。此外, 他们还正在帮助进行试验。美国空军研究试验室的研究人员将采集数据, 包括利用仿真码预报系统性能的测量数据。在太空中或在地面上处理这些数
据的算法乔治亚州技术研究所的研究人员还将开发。
二、典型目标单基地RCS统计值列表
表2.0战斗机RCS
机型B52 Blackjack SR71 B1-B B2 F-117A RCS（m2）100 15 7 0.75 0.1 0.025
表2.1 各类飞机RCS的典型统计平均值（λ=5cm时）
序号机型RCS值（m2）
鼻锥向±45°正侧向90°±5°
1 远程轰炸机B-5
2 100 1000
2 战斗机F-15 4 400
3 准隐身战斗机F-16S 0.
4 10
4 侦察飞机（侦察兵系列）0.2
5 隐身轰炸机B-2 0.1
6 隐身侦察机/强击机F-117A 0.02 0.1
7 隐身无人侦察机CM-30，CM-44 0.001 0．1
表2.2 两种典型飞机RCS统计平均值（鼻锥向±45°）与波段的关系（m2）VHF UHF L S C X Ka F-16S 6-40 4-6 0.4-1.2 0.4 0.4 0.4 0.4-0.8 F117A 7-75 1-7 0.1-1.0 0.02-0.1 0.02 0.02 0.02-0.1 表2.3哈姆反辐射导弹和幼畜空地导弹头部和正侧部RCS的参考值RCS（m2）哈姆反辐射导弹幼畜空地导弹波段HH极化VV极化HH极化VV极化
S 0.27/1.65 0.29/3.11
C 0.08/2.88 0.05/3.10 0.32/2.90 0.26/1.62
X 0.13/7.45 0.06/5.31 0.54/1.56 0.75/7.14
Ku 0.01/4.19 0.12/4.78 0.79/3.34 1.44/2.87
表2.4 战斧巡航导弹头部和正侧部RCS（±45°平均）的参考值
RCS(m2) 0°俯仰角
波段HH极化VV极化
S 0.28/4.64 0.54/4.35
C 0.22/3.32 0.38/4.83
X 0.31/2.99 0.24/3.35
Ku 0.38/2.56 0.33/3.90
表2.5 典型隐身飞行器的隐身水平
隐身飞行器非隐身目标
名称RCS(m2) 名称RCS（m2）
B-2 0.10 B-52 100
F-117A 0.02 F-4 6
YF-22 0.05 米格-21 4
巡航导弹AGM-129A 0.005 海鸥0.10
反辐射导弹AGM-136A 0.005 蜂王0.002
三、隐身目标的应用与威力
隐身目标主要分为隐身飞机、隐身导弹和隐身舰船。
瑞典“维斯比”（Visby）级护卫舰，全隐身设计，几乎隐藏了所有传统外置设备。根据测试，良好海况下被探测距离22公里，恶劣海况下13公里，电子战条件下8-11公里，几乎相当于视距。根据其海军将领所言，Visby的RCS只相当于两根柱状天线。
Visby
Type 45隐身舰（英国皇家海军）
Sea Shadow（美国高级研究工程局联合洛克希德马丁公司开发测试）纯隐身飞机准确的来说只有美国开发的F-117夜鹰（已退役）、B-2幽灵、F-22猛禽和F-35
F-117
B-2
F-22
F-35
3.1 隐身飞机的优点
（1）低空突防能力强。
隐身飞机可凭借其隐身性能突破敌火力网，压制敌防空系统，摧毁严密防守的目标；可执行突破敌防空雷达的搜索，完成低空侦察任务。如F-117的RCS仅为0.01-0.001m2，这意味着敌方雷达有效地探测到F-117的距离要比其他飞机短很多，F-117可以借此穿过严密的防空雷达网对地面目标进行突然攻击。
RCS缩减到原来的1/100，相当于雷达探测距离缩短为原距离的32%。
（2）生存能力和作战能力强。
隐身战略轰炸机的RCS若降低30dB（1m2=70dB），被探测距离便缩短82%，极大地缩小了防御一方防空系统的有效控制距离，从而使攻击方较安全地通过对方空中“盲区”，到达所要攻击的目标，予敌以出其不意的打击。在实战中，可以利用隐身攻击机、轰炸机扫清前进的道路，打开进攻通道，确保非隐身兵器顺利完成作战任务和提高作战效能；可以利用隐身战略轰炸机袭击敌方远程地对空导弹阵地、机动式洲际弹道导弹发射车、机场、通信中心、指挥中心等战略目标。
（3）武器投放精确。
隐身飞机与精确制导武器结合使用，可实施外科手术式攻击，对敌阵地进行“点穴”战术。1991年1月17日，美国出动了30架F-117战斗机对伊拉克防空力量最强的80个目标进行袭击，所投下的激光制导炸弹准确无误地击中了预定的目标。
（4）作战效果好。
隐身飞机在战场上起着以一当十的作用。如F-117在海湾战争中出动的架次仅占多国部队作战飞机总出动架次的2%，却攻击了40%以上的目标，且无一损失。两架B-2执行的远程轰炸任务，若选用F-117执行该任务，则需8架F-117和2架空中加油机，共需空勤人员16名；若选用能精确投放但无隐身能力的飞机执行该任务，则需16架这种投弹飞机和16架护航战斗机以及防空压制飞机12架，另外还需保障机群完成任务的空中加油机11架，共需空勤人员116名；若采用非隐身的飞机实施非精确投弹轰炸，则需要32架投弹飞机、16架护航战斗机、12架防空压制飞机以及15架空中加油机相互配合，共需空勤人
员132名。
3.2 隐身飞机实战
3.2.1 F-117
F-117曾经参与过许多战争。第一次作战纪录是美国在1989年入侵巴拿马的战争。在这场战争中，两枚由两架夜鹰携带的炸弹，被投掷在雷哈托（Rio Hato）机场。在波斯湾战
争战争中，夜鹰对伊拉克的军事目标投掷大量的精灵炸弹，表现非常耀眼。在1999年的科索沃战争中，夜鹰参与了盟军力量行动。在阿富汗战争(2001年)中，夜鹰参与了持久自由行动。夜鹰也曾参与在2003年入侵伊拉克的行动。
在1991年的“沙漠风暴”行动期间，F-117A战斗机出击近1300次，袭击了伊拉克1600个有价值的目标，竟无一受损。美国和联军的其他飞机都没有攻击过巴格达市区，只有夜鹰在1991年1月19日白天执行“Q包裹”任务时攻击了巴格达市区的目标。自1992年转移到霍洛曼空军基地后，F-117A和第49战斗机联队飞行员多次飞往远东地区执行任务。在他们的第一次飞行中，F-117战机从霍洛曼空军基地直飞科威特，这次飞行用时大约18.5个小时——至今这仍是单座战斗机的最高纪录。
在1991年的海湾战争中，美国出动F-117A隐身飞机40余架，共执行了约1270次飞行任务，攻击了预定作者目标总数的40%，然而它仅占作战飞机总架数的2.7%。开展第一天（1月17日凌晨），F-117A携带激光炸弹成功地轰炸巴格达市内电话电报大楼，靠近巴格达的伊拉克空军防御司令部的加固建筑物也被F-117A摧毁，实测图像表明，激光炸弹精确地从这座楼房顶上的通风口进去，然后爆炸。美国军方对F-117A的作战效果进行了量化估计：这次海湾战争中F-117A一个架次一枚激光导弹的摧毁效果相当于二次大战期间B-17
轰炸机飞行4500架次、9000枚炸弹的效果。
3.2.2 B-2
美国空军曾根据海湾战争的实战情况，对B—2A的轰炸能力做过推算。以美军对伊拉克目标执行轰炸任务时常用的“攻击特遣队”为例，它通常由16架携带精确制导炸弹的攻击机、16架护航的战斗机、4架伴随电子干扰机、8架用于压制地面防空炮火的对地攻击机和7架KC—135加油机编成。这49架飞机的轰炸效果，用8架F—117A加上2架KC—135加油机就可达到。如果换用B—2A，从印度洋上的迪戈加西亚基地起飞，无需空中加油，仅要2架飞机、4名机组人员即可。
B-2自服役以后参加了三次战争。1999年3月24日，2架B-2从怀特曼空军基地起飞，经过30小时连续飞行、两次空中加油后，向南联盟的目标投放了32枚908公斤联合直接攻击弹药，这是B-2轰炸机的首次参加实战。在整个科索沃战争中，6架B-2共飞行了45个架次，对南联盟的重要目标投放了656枚联合直接攻击弹药，B-2的飞行出动不到战争
中飞机总出动量的1%，投弹量却达到总投弹量的11%。摧毁了南联盟近33%的目标。
在阿富汗战争中，在战争的头3天里，共6架B-2从本土起飞，经太平洋、东南亚和印度洋，对阿富汗实施空袭后再到迪岛降落，创造了连续作战飞行44小时新纪录，并投掷了96枚联合直接攻击弹药。
在伊拉克战争中，B-2型机共出动49架次。其中，27架次以本土怀特曼为起降基地，飞越大西洋航线，实施远程奔袭，飞行时间约35小时。另外22架次是以一个前沿基地为
起降基地，对伊拉克的指挥、控制、通信等设施进行了精确的打击。
3.2.3 F-22
2007年11月22日：F-22猛禽战斗机第一次亮相，这架F-22隶属阿拉斯加第90战机中队，拦截两架俄罗斯Tu-95MS熊式H型轰炸机，这也是F-22战机第一次奉北美空防司令
部之命执行拦检任务。
3.3 隐身导弹
随着遥感探测技术和制导技术的飞速发展，导弹的突防受到了越来越严重的威胁。为了有效地提高导弹的生存能力和突防能力，以美国为首的各军事强国都在积极研究隐身技术，并取得了突破性进展，相继研制出了各种类型的隐身导弹。例如，美国的AGM-129A/B空射巡航导弹、“战斧”、“联合空对地防区外导弹”等采用了大量隐身技术。AGM-129A/B空射巡航导弹雷达截面为0.01~0.05m2。AGM-86空射巡航导弹的雷达截面约为0.1m2，采用部分隐身技术的“战斧”巡航导弹的雷达截面为0.01~0.2m2。英国和法国联合发展的“风暴影子”是除美国外最具有隐身特点的战术导弹。法国的“阿帕奇”巡航导弹采用部分隐身技术，雷达截面为0.1m2。此外，俄罗斯的X-65C3等反舰导弹、日本的ASM-2反舰导弹、英国的“海鹰”、挪威海军的NSM反舰导弹等导弹都采用了隐身技术。导弹采用隐身技术后，其效能显著，主要表现为：一是导弹的RCS显著减小。二是导弹突防能力得以提高，守方的防御难度增大。三是导弹进攻效费比大大提高。四是可显著提高电子战作战
效能。
3.3.1 AGM-129
与AGM-86B空射巡航导弹相比，AGM-129导弹的主要特点：一是采用独特的隐身气动外形设计和巧妙的结构布局，使导弹具有较好的隐雷达、隐红外和隐声学的性能；二是弹体和翼面均采用吸收电磁波的复合材料和吸波涂料，大幅度减小了导弹对雷达电磁波的反射，不容易被敌方的雷达探测到；三是采用耗油率低的涡轮风扇发动机并用气冷式高压涡轮叶片，可提高推力、增大射程，明显降低红外信号特征；四是在惯性导航+地形匹配复合制导系统中使用激光雷达，提高了其测高仪的精度和地形分辨率，使导弹在超低空以高亚音速进行地形跟踪和机动飞行，导弹的命中精度约16米；五是由于采用新技术较多，生
产数量较少，导弹成本大幅度增加。AGM-86B采购单价为157.4万美元，而AGM-129隐身巡航导弹的采购单价高达673.4万美元。
3.3.2 联合空对面防区外导弹AGM-158
“联合空对面防区外导弹”(JASSM)AGM-158是美国海空军提出研制的一种远程空对地导弹,用于取代“三军通用防区外攻击导弹”TSSAM计划。JASSM的使命与TSSAM相同,也是用来从敌防空区外距离精确打击严密设防的高价值目标,如敌指挥、控制、通信、计算机和情报的主要节点、发电厂、工业设施、重要桥梁、弹道导弹发射架和舰船等目标。这种导弹要求具有雷达隐形能力。
3.3.3 战斧式巡航导弹
该导弹的优点在于：飞行速度快，在航行中采用惯性制导加地形匹配或卫星全球定位修正制导，可以自动调整高度和速度进行高速攻击。导弹表层有吸收雷达波的涂层，具有隐身飞行性能，是美国军械库中最有威力的“防空区外发射”导弹。这种巡航导弹的射程可以超过2500公里。雷达很难探测到飞行的“战斧”导弹，因为这种导弹有着较小的雷达横截面，并且飞行高度较低。
“战斧”的外形选用了长细比较大的一字形正常式中弹翼平面布局，这是一对窄梯形超临界折叠式直弹翼，且在翼尖修圆。将弹翼翼尖修圆是为了使弹翼前缘经过圆角逐渐过渡到弹翼后缘，这样可使边缘绕射的主散射源变为爬行波次散射源。从减少雷达散射源数量着想，采用了埋头螺钉，缩小尺寸公差，以消除突出物和间隙所产生的强散射源。另外，头部整流罩、弹翼、弹身尾部都涂有吸波材料，从而大大地降低了雷达散射截面。
实战经验：
波斯湾战争
1991年波湾战争是战斧导弹的处女秀，开战前美国有大约900枚BGM-109C与100枚BGM-109D，另外有60枚潜射型陆攻C型导弹由麦道公司紧急修改，提升内部的燃料携带量，使得攻击潜艇可以在较远的距离发射。
美国海军使用包括提康德罗加级巡洋舰、洛杉矶级核子潜艇与艾奥瓦级战舰等13艘水面船舰与至少两艘潜舰上发射的战斧导弹攻击伊拉克的陆上目标。这些舰艇当时处于波斯湾，红海与地中海等海域。其中大约100枚在第一波攻击机组进入伊拉克领空前先打击数个重要目标。第一波发射的52枚导弹当中有51枚击中预定的目标，包括将一座电视转播塔炸成两截。
在整场冲突当中，一共使用了291枚战斧导弹攻击各类地面目标，发射成功率是95%，命中率是85%。许多战斧导弹的攻击计划是安排在侦查卫星通过目标区之前的一个小时命中目标，能够透过卫星取得攻击效果的评估资料。如果目标区的天气状况不佳，导致无法使用导引武器时，也会改以战斧导弹取代有人飞机。
伊拉克冲突
1991年与伊拉克的武装冲突结束之后，美国仍数度使用战斧巡航导弹攻击伊拉克境内的目标。1993年1月17日美国发射45枚导弹攻击伊拉克位于Zaafaraniyah的核子设施，摧毁大多数的建筑。一枚导弹在发射过程中无法转入巡航飞行模式而自行催毁，一枚在巴格达被击落，3枚没有命中目标。1993年6月美国为了报复伊拉克企图暗杀已卸任乔治·赫伯特·沃克·布什总统而再度使用22枚导弹，其中3枚未击中目标。
1996年9月美国海军发射14枚导弹攻击6处目标，第二天再度发射17枚导弹对付4处目标，命中率约90%。
1998年的沙漠之狐行动中，美国动用325枚战斧巡航导弹，其中292枚命中预定目标。
科索沃战争
1995年美军对塞尔维亚第一次使用战斧巡航导弹，诺曼地号巡洋舰一共发射13枚导弹，而这也是第一次使用第三批次，GPS导引的战斧。
1999年科索沃冲突开始时，除了美国海军之外，英国海军的潜艇也发射20枚战斧攻击各处目标。26枚战斧分别针对18处可移动目标，摧毁或者是损伤10架停在地面的飞机与14具雷达。在78天的冲突中，一共使用了238枚战斧，其中198枚命中目标，这些目标包办了50%可移动目标与42%的整合防空系统。
美国海军的菲律宾海号巡洋舰（CG 58）还创下准备与计划任务时间最短非正式记录
（101分钟对比于一般需要6小时）。
伊拉克战争
如同十二年前的波湾战争一样，战斧导弹在伊拉克境内到处肆虐，一举将萨达姆逼到北方的提克里特。
阿富汗战争
美军从印度洋上发射了战斧导弹，直捣阿富汗境内基地组织与塔利班的阵地。
利比亚内战
在“奥德赛黎明”行动中，美军潜舰同样使用了战斧导弹对付卡扎菲的军队，企图阻止卡扎菲当局继续武力镇压反抗群众。
四、国外双基地系统
雷达的目标识别技术
雷达的目标识别技术 摘要： 对雷达自动目标识别技术和雷达目标识别过程进行了简要回顾，研究了相控阵雷达系统中多目标跟踪识别的重复检测问题提出了角度相关区算法，分析了实现中的若干问题，通过在相控阵雷达地址系统中进行的地址实验和结果分析表明:采用角度相关区算法对重复检测的回波数据进行处理时将使识别的目标信息更精确从而能更早地形成稳定的航迹达到对目标的准确识别。 一．引言 随着科学技术的发展，雷达目标识别技术越来越引起人们的广泛关注，在国防及未来战争中扮演着重要角色。地面雷达目标识别技术目前主要有-Se方式，分别是一维距离成象技术、极化成象技术和目标振动声音频谱识别技术。 1．一维距离成象技术 一维距离成象技术是将合成孔径雷达中的距离成象技术应用于地面雷达。信号带宽与时间分辨率成反比。例如一尖脉冲信号经过一窄带滤波器后宽度变宽、时间模糊变大。其基本原理如图1所示。 2．极化成象技术 电磁波是由电场和磁场组成的。若电场方向是固定的，例如为水
平方向或垂直方向，则叫做线性极化电磁波。线性极化电磁波的反射与目标的形状密切相关。当目标长尺寸的方向与电场的方向一致时，反射系数增大，反之减小。根据这一特征，向目标发射不同极化方向的线性极化电磁波，分别接收它们反射(散射)的回波。通过计算目标散射矩阵便可以识别目标的形状。该方法对复杂形状的目标识别很困难。 3．目标振动声音频谱识别技术 根据多普勒原理，目标的振动、旋转翼旋转将引起发射电磁波的频率移动。通过解调反射电磁波的频率调制，复现目标振动频谱。根据目标振动频谱进行目标识别。 传统上我国地面雷达主要通过两个方面进行目标识别：回波宽度和波色图。点状目标的回波宽度等于入射波宽度。一定尺寸的目标将展宽回波宽度，其回波宽度变化量正比于目标尺寸。通过目标回波宽度的变化可估计目标的大小。目标往往有不同的强反射点，如飞机的机尾、机头、机翼以及机群内各飞机等，往往会在回波上形成不同形状的子峰，如图2所示。 这类波型图叫作波色图。根据波色图内子峰的形状，可获得一些目标信息。熟练的操作员根据回波宽度变化和波色图内子峰形状，进行目标识别。
合成孔径雷达概述(SAR)
合成孔径雷达概述 1合成孔径雷达简介 (2) 1.1 合成孔径雷达的概念 (2) 1.2 合成孔径雷达的分类 (3) 1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (4) 2合成孔径雷达的发展历史 (5) 2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (5) 2.1.1 合成孔径雷达发展历程表 (6) 2.1.2 世界各国的SAR系统 (9) 2.2 我国的发展概况 (11) 2.2.1 我国SAR研究历程表 (11) 2.2.2 国内各单位的研究现状 (12) 2.2.2.1 电子科技大学 (12) 2.2.2.2 中科院电子所 (12) 2.2.2.3 国防科技大学 (13) 2.2.2.4 西安电子科技大学 (13) 3 合成孔径雷达的应用 (13) 4 合成孔径雷达的发展趋势 (14) 4.1 多参数SAR系统 (15) 4.2 聚束SAR (15) 4.3极化干涉SAR（POLINSAR） (16) 4.4合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar） (16) 4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (17) 4.6 性能技术指标不断提高 (17) 4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (18) 4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (18) 4.9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (18) 4.10 星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容 (19) 4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (19) 5 与SAR相关技术的研究动态 (20) 5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (20) 5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (20) 5.3 SAR图像目标检测与识别 (22) 5.4 恒虚警技术的研究现状与发展动向 (25) 5.5 SAR图像变化检测方法 (27) 5.6 干涉合成孔径雷达 (31) 5.7 机载合成孔径雷达技术发展动态 (33) 5.8 SAR图像地理编码技术的发展状况 (35) 5.9 星载SAR天线方向图在轨测试的发展状况 (37) 5.10 逆合成孔径雷达的发展动态 (38) 5.11 干涉合成孔径雷达的发展简史与应用 (38)
雷达原理复习
1、雷达的任务：测量目标的距离、方位、仰角、速度、形状、表面粗糙度、介电特性。 雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置。 当目标尺寸小于雷达分辨单元时，则可将其视为“点”目标，可对目标的距离和空间位置角度定位。目标不是一个点，可视为由多个散射点组成的，从而获得目标的尺寸和形状。采用不同的极化可以测定目标的对称性。 任一目标P所在的位置在球坐标系中可用三个目标确定：目标斜距R，方位角，仰角 在圆柱坐标系中表示为：水平距离D，方位角，高度H 目标斜距的测量：测距的精度和分辨力力与发射信号的带宽有关，脉冲越窄，性能越好。目标角位置的测量：天线尺寸增加，波束变窄，测角精度和角分辨力会提高。 相对速度的测量:观测时间越长，速度测量精度越高。 目标尺寸和形状：比较目标对不同极化波的散射场，就可以提供目标形状不对称性的量度。 2、雷达的基本组成：发射机、天线、接收机、信号处理机、终端设备 3、雷达的工作频率：220MHZ-35GHZ。L波段代表以22cm为中心，1-2GHZ;S波段代表10cm，2-4GHZ；C波段代表5cm，4-8GHZ；X波段代表3cm，8-12GHZ；Ku代表，12-18GHZ；Ka代表8mm，18-27GHZ。 第二章雷达发射机 1、雷达发射机的认为是为雷达系统提供一种满足特定要求的大功率发射信号，经过馈线和收发开关并由天线辐射到空间。 雷达发射机可分为脉冲调制发射机：单级振荡发射机、主振放大式发射机；连续波发射机。 2、单级振荡式发射机组成：大功率射频振荡器、脉冲调制器、电源 触发脉冲 脉冲调制器大功率射频振荡器收发开关 电源高压电源接收机 主要优点：结构简单，比较轻便，效率较高，成本低；缺点：频率稳定性差，难以产生复杂的波形，脉冲信号之间的相位不相等 3、主振放大式发射机：射频放大链、脉冲调制器、固态频率源、高压电源。射频放大链是发射机的核心，主要有前级放大器、中间射频功率放大器、输出射频功率放大器 射频输入前级放大器中间射频放大器输出射级放大器射频输出固态频率源脉冲调制器脉冲调制器 高压电源高压电源电源 脉冲调制器：软性开关调制器、刚性开关调制器、浮动板调制器 4、现代雷达对发射机的主要要求：发射全相参信号；具有很高的频域稳定度；能够产生复杂信号波形；适用于宽带的频率捷变雷达；全固态有源相控阵发射机 5、发射机的主要性能指标： 工作频率和瞬时带宽：雷达发射机的频率是按照雷达的用途确定的。瞬时带宽是指输出功率变化小于1bB的工作频带宽度。 输出功率：雷达发射机的输出功率直接影响雷达的威力范围以及抗干扰的能力。雷达发
目标识别技术
目标识别技术 摘要： 针对雷达自动目标识别技术进行了简要回顾。讨论了目前理论研究和应用比较成功的几类目标识别方法：基于目标运动的回波起伏和调制谱特性的目标识别方法、基于极点分布的目标识别方法、基于高分辨雷达成像的目标识别方法和基于极化特征的目标识别方法，同时讨论了应用于雷达目标识别中的几种模式识别技术：统计模式识别方法、模糊模式识别方法、基于模型和基于知识的模式识别方法以及神经网络模式识别方法。最后分析了问题的可能解决思路。 引言： 雷达目标识别技术回顾及发展现状 雷达目标识别的研究始于"20世纪50年代，早期雷达目标特征信号的研究工作主要是研究达目标的有效散射截面积。但是，对形状不同、性质各异的各类目标，笼统用一个有效散射面积来描述，就显得过于粗糙，也难以实现有效识别。几十年来，随着电磁散射理论的不断发展以及雷达技术的不断提高，在先进的现代信号处理技术条件下，许多可资识别的雷达目标特征信号相继被发现，从而建立起了相应的目标识别理论和技术。 随着科学技术的飞速发展，一场以信息技术为基础、以获取信息优势为核心、以高技术武器为先导的军事领域的变革正在世界范围内兴起，夺取信息优势已成为夺取战争主动权的关键。电子信息装备作为夺取信息优势的物质基础，是推进武器装备信息化进程的重要动力，其总体水平和规模将在很大程度上反映一个国家的军事实力和作战能力。 雷达作为重要的电子信息装备，自诞生起就在战争中发挥了极其重要的作用。但随着进攻武器装备的发展，只具有探测和跟踪功能的雷达也已经不能满足信息化战争的需要，迫切要求雷达不仅要具有探测和跟踪功能，而且还要具有目标识别功能，雷达目标分类与识别已成为现代雷达的重要发展方向，也是未来雷达的基本功能之一。目标识别技术是指：利用雷达和计算机对遥远目标进行辨认的技术。目标识别的基本原理是利用雷达回波中的幅度、相位、频谱和极化等目标特征信息，通过数学上的各种多维空间变换来估算目标的大小、形状、重量和表面层的物理特性参数，最后根据大量训练样本所确定的鉴别函数，在分类器中进行识别判决。目标识别还可利用再入大气层后的大团过滤技术。当目标群进入大气层时，在大气阻力的作用下，目标群中的真假目标由于轻重和阻力的不同而分开，轻目标、外形不规则的目标开始减速，落在真弹头的后面，从而可以区别目标。 所谓雷达目标识别，是指利用雷达获得的目标信息，通过综合处理，得到目标的详细信息（包括物理尺寸、散射特征等），最终进行分类和描述。随着科学技术的发展，武器性能的提高，对雷达目标识别提出了越来越高的要求。 目前，目标识别作为雷达新的功能之一，已在诸如海情监控系统、弹道导弹防御系统、防空系统及地球物理、射电天文、气象预报、埋地物探测等技术领域发挥出很大威力。为了提高
合成孔径雷达(SAR)
合成孔径雷达（SAR） 合成孔径雷达（SAR）数据拥有独特的技术魅力和优势，渐成为国际上的研究热点之一，其应用领域越来越广泛。SAR数据可以全天候对研究区域进行量测、分析以及获取目标信息。高级雷达图像处理工具SARscape，能让您轻松将原始SAR数据进行处理和分析，输出SAR 图像产品、数字高程模型（DEM）和地表形变图等信息，应用永久散射体PS、短基线处理SBAS等方法快速准确地获取大范围形变信息，并可以将提取的信息与光学遥感数据、地理信息集成在一起，全面提升SAR数据应用价值。 基本概念 合成孔径雷达就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孔径雷达。合成孔径雷达的特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。 分类 合成孔径雷达可分为聚焦型和非聚焦型两类。用在飞机上或空间飞行器上可有几种不同的工作模式,最常见的是正侧视模式,称为合成孔径侧视雷达；此外还有斜视模式、多普勒波束锐化模式和定点照射模式等。如果雷达保持相对静止，使目标运动成像,则成为逆合成孔径雷达，也称距离-多普勒成像系统。合成孔径雷达在军事侦察、测
绘、火控、制导，以及环境遥感和资源勘探等方面有广泛用途。 发展概况 合成孔径的概念始于50年代初期。当时，美国有些科学家想突破经典分辨力的限制，提出了一些新的设想：利用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高分辨力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高分辨力。50年代末，美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高分辨力合成孔径雷达。60年代中期，随着遥感技术的发展，军用合成孔径雷达技术推广到民用方面，成为环境遥感的有力工具。70年代后期，卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。美国于1978年发射的“海洋卫星”A号和80年代初发射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果，证明了雷达图像的优越性。空中SAR概况 1. 1951年, Carl Wiley 首次提出利用频率分析方法改善雷达的角分辨率. 2. 1953年, 伊利诺依大学采用非聚焦方法使角度分辨率由4.13度提高到0.4度,并获得第一张SAR图像. 3. 1957年, 密西根大学采用光学处理方式, 获得了第一张全聚焦SAR图像. 4. 1978年, 美国发射了第一颗星载Seasat-1. 5. 1991年, 欧洲空间局发射了ERS-1. 6. 1995年, 加拿大发射了Radarsat-1.
雷达空间目标识别技术综述
2006年10月第34卷 第5期 现代防御技术 MODERN DEFENCE TECHNOLOGY O ct.2006 V o.l34 N o.5雷达空间目标识别技术综述* 马君国,付 强,肖怀铁,朱 江 (国防科技大学ATR实验室,湖南 长沙 410073) 摘 要:随着人类航天活动的增加,对于卫星和碎片等空间目标进行监视变得非常重要。为了实现空间监视任务,对空间目标进行识别是非常必要的。对空间目标的轨道特性与动力学特性进行了介绍,对雷达空间目标识别技术的研究现状和发展趋势进行了详细的综述。 关键词:空间目标识别;低分辨雷达;高分辨雷达成像 中图分类号:TN957 52 文献标识码:A 文章编号:1009 086X(2006) 05 0090 05 Survey of radar space target recognition technology MA Jun guo,F U Q iang,X I AO Huai tie,Z HU Jiang (ATR L ab.,N ationa lU n i versity o f De fense T echno l ogy,Hunan Changsha410073,Ch i na) Abst ract:W ith t h e deve l o pm ent of spacefli g ht acti v ity of hum an,surveillance of space tar get such as sate llite and debris beco m es very i m portan.t In or der to i m p le m ent surveillance task,space target recogni ti o n is ver y necessary.Orb it property and dyna m ics property of space targe t are i n troduced,a deta iled sur vey is set forth about current research state and developi n g trend of radar space target recogn iti o n techno l ogy. K ey w ords:space tar get recogniti o n;lo w reso lution radar;h i g h reso lution radar i m aging 1 引 言 自从前苏联发射了第1颗人造地球卫星以来,卫星在预警、通信、侦察、导航定位、监视和气象等方面具有不可替代的优势。随着人类航天活动的增加,空间碎片日益增多,对于卫星等航天器的安全造成极大的威胁,因此对于卫星和碎片等空间目标进行监视变得非常重要。其中空间目标识别是空间监视任务中不可或缺的基本条件,空间目标识别主要是利用雷达等传感器获取空间目标的回波信号,从中提取目标的位置、速度、结构等特征信息,进而实现对空间目标的类型或属性进行识别。 2 空间目标的轨道特性与动力学特性 (1)轨道特性[1,2] 空间目标在轨道上的运动是无动力惯性飞行,本质上空间目标与自然天体的运动是一致的,故研究空间目标的运动可以用天体力学的方法。空间目标在运动时受到地球引力、月球引力、太阳及其他星体引力、大气阻力和太阳光辐射压力等的作用,轨道存在摄动。但是对轨道的实际分析表明,空间目标受到的主要力是地球引力。假设空间目标只是受到地球引力的作用,同时假设地球是一个质量均匀分布的球体,则空间目标与地球构成二体运动系统,开 *收稿日期:2005-12-15;修回日期:2006-01-23 作者简介:马君国(1970-),男,吉林长春人,博士生,主要从事目标识别与信号处理研究。 通信地址:410073 湖南长沙国防科技大学ATR实验室 电话:(0731)4576401
合成孔径雷达概述
合成孔径雷达概述 蔡 Beautyhappy521@https://www.360docs.net/doc/b515638656.html, 二OO八年三月二十三
1合成孔径雷达简介 (3) 1.1 合成孔径雷达的概念 (3) 1.2 合成孔径雷达的分类 (4) 1.3 合成孔径雷达(SAR)的特点 (5) 2合成孔径雷达的发展历史 (6) 2.1 国外合成孔径雷达的发展历程及现状 (6) 2.1.1 合成孔径雷达发展历程表 (7) 2.1.2 世界各国的SAR系统 (10) 2.2 我国的发展概况 (12) 2.2.1 我国SAR研究历程表 (12) 2.2.2 国内各单位的研究现状 (13) 2.2.2.1 电子科技大学 (13) 2.2.2.2 中科院电子所 (13) 2.2.2.3 国防科技大学 (14) 2.2.2.4 西安电子科技大学 (14) 3 合成孔径雷达的应用 (14) 4 合成孔径雷达的发展趋势 (15) 4.1 多参数SAR系统 (16) 4.2 聚束SAR (16) 4.3极化干涉SAR（POLINSAR） (17) 4.4合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Ladar） (17) 4.5 小型化成为星载合成孔径雷达发展的主要趋势 (18) 4.6 性能技术指标不断提高 (18) 4.7 多功能、多模式是未来星载SAR的主要特征 (19) 4.8 雷达与可见光卫星的多星组网是主要的使用模式 (19) 4.9 分布SAR成为一种很有发展潜力的星载合成孔径雷达 (19) 4.10 星载合成孔径雷达的干扰与反干扰成为电子战的重要内容 (20) 4.11 军用和民用卫星的界线越来越不明显 (20) 5 与SAR相关技术的研究动态 (21) 5.1 国内外SAR图像相干斑抑制的研究现状 (21) 5.2 合成孔径雷达干扰技术的现状和发展 (21) 5.3 SAR图像目标检测与识别 (23) 5.4 恒虚警技术的研究现状与发展动向 (26) 5.5 SAR图像变化检测方法 (28) 5.6 干涉合成孔径雷达 (32) 5.7 机载合成孔径雷达技术发展动态 (34) 5.8 SAR图像地理编码技术的发展状况 (36) 5.9 星载SAR天线方向图在轨测试的发展状况 (38) 5.10 逆合成孔径雷达的发展动态 (39) 5.11 干涉合成孔径雷达的发展简史与应用 (39)
雷达目标识别
目标识别技术 2009-11-27 20:56:41| 分类：我的学习笔记| 标签：|字号大中小订阅 摘要： 针对雷达自动目标识别技术进行了简要回顾。讨论了目前理论研究和应用比较成功的几类目标识别方法：基于目标运动的回波起伏和调制谱特性的目标识别方法、基于极点分布的目标识别方法、基于高分辨雷达成像的目标识别方法和基于极化特征的目标识别方法，同时讨论了应用于雷达目标识别中的几种模式识别技术：统计模式识别方法、模糊模式识别方法、基于模型和基于知识的模式识别方法以及神经网络 模式识别方法。最后分析了问题的可能解决思路。 引言： 雷达目标识别技术回顾及发展现状 雷达目标识别的研究始于"20世纪50年代，早期雷达目标特征信号的研究工作主要是研究达目标的有效散射截面积。但是，对形状不同、性质各异的各类目标，笼统用一个有效散射面积来描述，就显得过于粗糙，也难以实现有效识别。几十年来，随着电磁散射理论的不断发展以及雷达技术的不断提高，在先进的现代信号处理技术条件下，许多可资识别的雷达目标特征信号相继被发现，从而建立起了相应的目标 识别理论和技术。 随着科学技术的飞速发展，一场以信息技术为基础、以获取信息优势为核心、以高技术武器为先导的军事领域的变革正在世界范围内兴起，夺取信息优势已成为夺取战争主动权的关键。电子信息装备作为夺取信息优势的物质基础，是推进武器装备信息化进程的重要动力，其总体水平和规模将在很大程度上反 映一个国家的军事实力和作战能力。 雷达作为重要的电子信息装备，自诞生起就在战争中发挥了极其重要的作用。但随着进攻武器装备的发展，只具有探测和跟踪功能的雷达也已经不能满足信息化战争的需要，迫切要求雷达不仅要具有探测和跟踪功能，而且还要具有目标识别功能，雷达目标分类与识别已成为现代雷达的重要发展方向，也是未来雷达的基本功能之一。目标识别技术是指：利用雷达和计算机对遥远目标进行辨认的技术。目标识别的基本原理是利用雷达回波中的幅度、相位、频谱和极化等目标特征信息，通过数学上的各种多维空间变换来估算目标的大小、形状、重量和表面层的物理特性参数，最后根据大量训练样本所确定的鉴别函数，在分类器中进行识别判决。目标识别还可利用再入大气层后的大团过滤技术。当目标群进入大气层时，在大气阻力的作用下，目标群中的真假目标由于轻重和阻力的不同而分开，轻目标、外形不规则的目标开始减 速，落在真弹头的后面，从而可以区别目标。 所谓雷达目标识别，是指利用雷达获得的目标信息，通过综合处理，得到目标的详细信息（包括物理尺寸、散射特征等），最终进行分类和描述。随着科学技术的发展，武器性能的提高，对雷达目标识别 提出了越来越高的要求。 目前，目标识别作为雷达新的功能之一，已在诸如海情监控系统、弹道导弹防御系统、防空系统及地球物理、射电天文、气象预报、埋地物探测等技术领域发挥出很大威力。为了提高我国的军事实力，适应未来反导弹、反卫、空间攻防、国土防空与对海军事斗争的需要，急需加大雷达目标识别技术研究的力度雷达目标识别策略主要基于中段、再入段过程中弹道导弹目标群的不同特性。从结构特性看，飞行中段
合成孔径雷达文献综述
合成孔径雷达文献综述 一、前言 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR) )是一种高分辨力成像雷达，可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。由于其具有克服云、雾、雨、雪的限制对地面目标成像，可以全天时、全天候、高分辨力、大幅面对地观测的特点，引起了各国的高度重视。近年来，随着合成孔径雷达关键技术的不断发展，SAR 成像分辨力不断提高、信号处理能力不断增强、数据传输速率不断增加、设备体积不断减小、质量不断降低，SAR 在军事侦察，打击效果评估和国民经济等领域上尽显优势。 本文主要介绍合成孔径雷达的基本原理、发展历程、技术热点和发展趋势，并对合成孔径雷达在民用及军事方面的应用进行简述。 二、概述 1、基本原理 普通雷达的方位分辨力取决于天线的方位波束宽度，但由于方位波束宽度与天线口径成反比，与雷达工作频率成正比，而天线的尺寸和工作频按距离率均受实际工程实现的限制，因此常规雷达的方位分辨力较低，特别是远距离处的横向距离分辨力更低，远不能满足实际需要。合成孔径雷达就是为提高方位分辨力而产生的一种新的技术，即通过雷达平台的移动，把一段时间内收到的信号进行相干合成，从而获得高的方位分辨力。 1）实孔径成像 雷达在实孔径成像时，是利用实际天线口径产生的窄波束来直接得到方位分辨力的。 假设天线长为x L 的天线，接受来自满足远场条 件且偏离视轴α的点源的回波信号，如图1所示。 其中，3dB α?为单程半功率波束宽度，λ为雷达工 作波长。则在距离R 处的方位向距离（横向距离） 分辨力为 30.88/a dB x R R L ραλ≈?≈ 由上式可以看出此时方位向距离分辨力与实际孔径天线的长度成反比，与雷达工作波长、雷达斜距成正比，因此要获得高的分辨力，必须利用大口径天线和高的工作频率。但实际工程中，实孔径成像时的方位分辨力即横向距离分辨力是非常差的，需寻找改善方位分辨力的方法。 2）非聚焦合成孔径成像 利用雷达平台产生的虚拟天线则可解决实孔径天 线长度有限的问题。即将一段时间内雷达接收到的信号 按实孔径天线那样进行合成，产生大的合成孔径天线， 以改善雷达的方位分辨力。 假设雷达按直线飞行，速度为V ，累计时间为T ， 对应的合成孔径长度L=VT 。雷达在运动中不断发射并 接收来自纵向距离为R ，横向距离维0x 的点目标回波， 如图2所示。 经过数学分析可确定最大的合成孔径长度为
雷达目标识别发展趋势
雷达目标识别发展趋势 雷达具备目标识别功能是智能化的表现，不妨参照人的认知过程，预测雷达目标识别技术的发展趋势： (1)综合目标识别 用于目标识别的雷达必将具备测量多种目标特征的手段，综合多种特征进行目标识别。我们人类认知某一事物时，可以通过观察、触摸、听、闻、尝，甚至做实验的方法认知，手段可谓丰富，确保了认知的正确性。 目标特征测量的每种手段会越来越精确，就如同弱视的人看东西，肯定没有正常人看得清楚，也就不能认知目标。 识别结果反馈给目标特征测量，使目标特征测量成为具有先验信息的测量，特征测量精度会有所提高，识别的准确程度也会相应提高。 雷达具备同时识别目标和背景的功能。人类在观察事物的时候，不仅看到了事物的本身，也看到了事物所处的环境。现有的雷达大多通过杂波抑制、干扰抑制等方法剔除了干扰和杂波，未来的雷达系统需要具备识别目标所处背景的能力，这些背景信息在战时也是有用的信息。 雷达具备自适应多层次综合目标识别能力。用于目标识别的雷达虽然需要具备测量多种目标特征的手段，但识别目标时不一定需要综合所有的特征，这一方面是因为雷达系统资源不允许，另一方面也是因为没有必要精确识别所有的目标。比如司机在开车时，视野中有很多目标，首先要评价哪几个目标有威胁，再粗分类一下，是行人还是汽车，最后再重点关注一下靠得太近、速度太快的是行人中的小孩子还是汽车中的大卡车。 (2)自学习功能 雷达在设计、实现、装备的过程中，即具备了设计师的基因，但除了优秀的基因之外，雷达还需要具有学习功能，才能在实战应用中逐渐成熟。 首先，要具有正确的学习方法，这是设计师赋予的。对于实际环境，雷达目标识别系统应该知道如何更新目标特征库、如何调整目标识别算法、如何发挥更好的识别性能。 其次，要人工辅助雷达目标识别系统进行学习，这就如同老师和学生的关系。在目标识别系统学习时，雷达观测已知类型的合作目标，雷达操作员为目标识别系统指出目标的类型，目标识别系统进行学习。同时还可以人为的创造复杂的电磁环境，使目标识别系统能更好地适应环境。 (3)多传感器融合识别 多传感器的融合识别必定会提高识别性能，这是毋容置疑的。这就好比大家坐下来一起讨论问题，总能讨论出一个好的结果，至少比一个人说的话更可信。但又不能是通过投票的方式，专家的话肯定比门外汉更有说服力。多传感器融合识别需要具备双向作用的能力。 并不是给出融合识别的结果就结束了，而是要利用融合识别的结果反过来提高各个传感器的识别性能，这才是融合识别的根本目的所在。反向作用在一定程度上降低了人工辅助来训练目标识别系统的必要性，也减少了分别进行目标识别试验的总成本。
一种合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法
第30卷第3期电子与信息学报Vol.30No.3 2008年3月 Journal of Electronics & Information Technology Mar.2008 一种合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法 宦若虹①②杨汝良①岳晋①② ①(中国科学院电子学研究所北京 100080) ②(中国科学院研究生院北京 100039) 摘 要：该文提出了一种利用小波域主成分分析和支持向量机进行的合成孔径雷达图像特征提取与目标识别的新方法。该方法对图像小波分解后提取低频子带图像的主成分分量作为目标的特征，利用支持向量机进行分类完成目标识别。实验结果表明，该方法可以明显提高目标的正确识别率，是一种有效的合成孔径雷达图像特征提取和目标识别方法。 关键词：合成孔径雷达；小波变换；主成分分析；支持向量机；识别 中图分类号：TN957.52 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2008)03-0554-05 A New Method for Synthetic Aperture Radar Images Feature Extraction and Target Recognition Huan Ruo-hong①②Yang Ru-liang①Yue-Jin①② ①(Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China) ②(Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China) Abstract: This paper presents a new method for synthetic aperture radar images feature extraction and target recognition which based on principal component analysis in wavelet domain and support vector machine. After wavelet decomposition of a SAR image, feature extraction is implemented by picking up principal component of the low-frequency sub-band image. Then, support vector machine is used to perform target recognition. Results are presented to verify that, the correctness of recognition is enhanced obviously, and the method presented in this paper is a effective method for SAR images feature extraction and target recognition. Key words: Synthetic Aperture Radar (SAR); Wavelet transform; Principal Component Analysis (PCA); Support Vector Machine (SVM); Recognition 1引言 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)图像目标识别是SAR图像解译和分析的重要组成部分，具有重要的商业和军事价值，是国内外SAR图像处理和模式识别领域的研究热点。特征提取是SAR图像目标识别过程中最重要的一步。为了得到可靠的目标识别结果，用于识别的特征必须在分类空间上具有良好的类内凝聚性和类间差异性[1]。目标识别过程的另一个关键步骤是分类方法的选择，分类方法性能的优劣，直接影响到最后的识别结果。 本文提出了一种利用小波域主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)和支持向量机[2](Support Vector Machine，SVM)进行的SAR图像特征提取和目标识别方法。对小波分解得到的低频子带图像进行主成分分析[3]提取目标特征，得到的特征向量用支持向量机分类完成目标识别。用MSTAR数据对该方法进行验证，结果表明，该方法可以有效地提高目标的正确识别率。 2006-08-15收到，2007-01-05改回2目标识别步骤 本文的识别过程如图1所示由3个步骤组成：(1)图像预处理。对图像数据进行规则化调整。(2)特征提取。通过二维离散小波变换将图像变换到不同分辨率下的小波域；对低频子带图像进行主成分分析后提取主成分分量作为目标的特征向量。(3)利用支持向量机进行分类。在特征向量所形成的低维特征空间上完成目标识别并输出识别结果。 图1 识别过程框图 3图像预处理 3.1实验数据 本文使用的图像数据是MSTAR项目组公布的3类SAR 地面静止军用目标数据，包括装甲车BMP2，装甲车BTR70
雷达目标识别技术
雷达目标识别技术述评 孙文峰 （空军雷达学院重点实验室，湖北武汉430010） 摘要：首先对雷达目标识别研究领域已经取得的成果和存在的问题进行简单的回顾，然后结合对空警戒雷达，阐明低分辨雷达目标识别研究的具体思路。 关键词：雷达目标识别；低分辨雷达 Review on Radar Target Recognition SUN Wen-feng （Key laboratory, Wuhan Radar Academy, Wuhan 430010, China）Abstract: The acquired productions and existent problems of radar target recognition are reviewed simply, then the specific considerations of target recognition with low resolution radar are illustrated connect integrating with air defense warning radar in active service. Key words: radar target recognition; low resolution radar 1．引言 雷达目标识别（RTR—Radar Target Recognition）是指利用雷达对单个目标或目标群进行探测，对所获取的信息进行分析，从而确定目标的种类、型号等属性的技术。1958年，D.K.Barton（美国）通过精密跟踪雷达回波信号分析出前苏联人造卫星的外形和简单结构，如果将它作为RTR研究的起点，RTR至今已走过了四十多年的历程。目前，经过国内外同行的不懈努力，应该说RTR已经在目标特征信号的分析和测量、雷达目标成像与特征抽取、特征空间变换、目标模式分类、目标识别算法的实现技术等众多领域都取得了不同程度的突破，这些成果的取得使人们有理由相信RTR是未来新体制雷达的一项必备功能。目前，RTR技术已成功应用于星载或机载合成孔径雷达（SAR—Synthetic Aperture Radar）地面侦察、毫米波雷达精确制导等方面。但是，RTR还远未形成完整的理论体系，现有的R TR 系统在功能上都存在一定的局限性，其主要原因是由于目标类型和雷达体制的多样化以及所处环境的极端复杂性。本文首先对RTR研究领域已经取得的成果和存在的问题进行简单的回顾，最后结合对空警戒雷达，阐明了低分辨雷达目标识别研究的具体思路。 2．雷达目标识别技术的回顾与展望 雷达目标识别研究的主体有三个，即雷达、目标及其所处的电磁环境。其中任何一个主体发生改变都会影响RTR系统的性能，甚至可能使系统完全失效，即RTR研究实际上是要找到一种无穷维空间与有限类目标属性之间的映射。一个成功的RTR系统必定是考虑到了目标、雷达及其所处电磁环境的主要可变因素。就目标而言主要有目标的物理结构、目标相对于雷达的姿态及运动参数、目标内部的运动（如螺旋桨等）、目标的编队形式、战术使用特点等等；就雷达而言主要有工作频率、带宽、脉冲重复频率（PRF）、天线方向图、天线的扫描周期等等；环境因素主要有各种噪声（如内部噪声和环境噪声）、杂波（如地杂波、海杂波和气象杂波）和人为干扰等。在研制RTR系统时必须综合考虑这些因素，抽取与目标属性有关的特征，努力消除与目标属性无关的各种不确定因素的影响。
合成孔径雷达发展历程表
合成孔径雷达发展历程表 1951年6月美国古德依尔宇航公司的威利首先提出最初的频率分析的方法改善雷达的角分辨力，他将其称为多谱勒波束锐化。与此同时，伊里诺斯大学控制系统实验室的一个研究小组采用相干机载侧视面雷达数据，研究运动目标检测技术。 1952年，C. W. Shervin第一次提出了采用相位校正的全聚焦阵列概念，另外他还提出了运动补偿概念。正是这些新思想最终导致了X－波段相干雷达的研制。 1953年获得第一幅SAR图像。 1957年美国密歇根大学雷达和光学实验室研制的SAR系统获得第一张全聚焦的SAR图像。 1958年，美国密执安大学(University of Michigan)的雷达和光学实验室在L. J. Cutrona的领导下，用他们研制的雷达进行飞行试验，用光学相关器件将相干雷达视频信号变成了高分辨的图像。 在1967年Greenberg首先提出在卫星上安装SAR的设想。由于卫星飞行高度高测绘带宽，可以大面积成像等优点，科学家开始着手进行航天飞机、卫星等作为载体的空载SAR的研究，并取得了巨大进展。 直到60年代末、70年代初，美国宇航局NASA主持了一些民用SAR系统的研制，主要研究单位是密西根环境研究所(Environmental Research Institute of Michigan, ERIM)和喷气动力实验室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)。 20世纪70年代美国密歇根环境研究所（ERMI）和国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）研制出1.25GHz和9GHz多极化合成孔径雷达。 1972年JPL进行了L波段星载SAR的机载校飞。 1975年，NASA将SAR作为Seasat任务的一部分。由于SAR在Seasat任务中的突出表现，使得星载SAR得到高度重视，成为合成孔径雷达的一个重要发展方向。 1978年5月美国宇航局(NASA)成功地发射了全球第一颗装载了空间合成孔径雷达的人造地球卫星(Seasat-a) ，对地球表面1亿平方公里的面积进行了测绘。Seasat卫星的高度约800公里，工作波段为L波段，测绘带宽为100公里。Seasat 卫星具有很大的全球覆盖率，转发了不同地形特征的SAR数据，获得了大量过去未曾有过的信息，引起了科学家们的极大重视。标志着星载SAR己成功进入了太空时代。 1981年11月12日美国“哥伦比亚”号航天飞机搭载SIR-A顺利升空。雷达影像上成功观测到撒哈拉沙漠的地下古河道，显示了SAR具有穿透地表的能力，引起国际科技界的震动。 1984年10月5日美国进行了“挑战者”号航天飞机搭载SIR-B的实验。 SIR-A和SIR-B都源于SEASAT-A，都工作于L波段。其中SIR-A于1981年11月发射，轨道高度为252公里，分辨率为37米，而SIR-B于1984年7月发射，轨道高度为250-326公里，倾角为570，测绘带宽为50公里，分辨率为
雷达信号处理及目标识别分析系统方案
雷达信号处理及目标识别分系统方案 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室 二○一○年八月
一 信号处理及目标识别分系统任务和组成 根据雷达系统总体要求，信号处理系统由测高通道目标识别通道组成。它应该在雷达操控台遥控指令和定时信号的操控下完成对接收机送来的中频信号的信号采集，目标检测和识别功能，并输出按距离门重排后的信号检测及识别结果到雷达数据处理系统，系统组成见图1-1。 220v 定时信号 目标指示数据 目标检测结果输出目标识别结果输出 图1-1 信号处理组成框图 二 测高通道信号处理 测高信号处理功能框图见图2-1。 s 图2-1 测高通道信号处理功能框图
接收机通道送来中频回波信号先经A/D 变换器转换成数字信号，再通过正交变换电路使其成为I 和Q 双通道信号，此信号经过脉冲压缩处理，根据不同的工作模式及杂波区所在的距离单元位置进行杂波抑制和反盲速处理，最后经过MTD 和CFAR 处理输出检测结果。 三 识别通道信号处理 识别通道信号处理首先根据雷达目标的运动特征进行初分类，然后再根据目标的回波特性做进一步识别处理。目标识别通道处理功能框图见图3-1所示。 图3-1 识别通道处理功能框图 四 数字正交变换 数字正交变换将模拟中频信号转换为互为正交的I 和Q 两路基带信号，A/D 变换器直接对中频模拟信号采样，通过数字的方法进行移频、滤波和抽取处理获得基带复信号，和模拟的正交变换方法相比，消除了两路A/D 不一致和移频、滤波等模拟电路引起的幅度相对误差和相位正交误差，减少了由于模拟滤波器精度低，稳定性差，两路难以完全一致所引起的镜频分量。 目标识别结果输出
合成孔径雷达干涉测量概述
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）简述 摘要：本文主要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术的发展简史、基本原理、及其3种基本模式，并且对其数据处理的基本步骤进行了概述。最后，还讲述合成孔径雷达干涉测量的主要应用，并对其未来发展进行了展望。 关键字：合成孔径雷达合成孔径雷达干涉测量微波遥感影像 1.发展简史 合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达。它作为一种全新的对地观测技术，近20年来获得了巨大的发展，现已逐渐成为一种不可缺少的遥感手段。与传统的可见光、红外遥感技术相比，SAR 具有许多优越性，它属于微波遥感的范畴，可以穿透云层和甚至在一定程度上穿透雨区，而且具有不依赖于太阳作为照射源的特点，使其具有全天候、全天时的观测能力，这是其它任何遥感手段所不能比拟的；微波遥感还能在一定程度上穿透植被，可以提供可见光、红外遥感所得不到的某些新信息。随着SAR 遥感技术的不断发展与完善，它已经被成功应用于地质、水文、海洋、测绘、环境监测、农业、林业、气象、军事等领域。 L. C. Graham 于1974 年最先提出了合成孔径雷达干涉测量（InSAR ）三维成像的概念，并用于金星测量和月球观察。后来Zebker、G. Fornaro及A. Pepe 等做出了进一步的研究,以解决InSAR 处理系统中有关基线估计、SAR 图像配准、相位解缠及DEM 生成等方面的问题。自1991 年7 月欧空局发射载有C 波段SAR 的卫星ERS- 1 以来，极大地促进了有关星载SAR 的InSAR 技术研究与应用。由于有了优质易得的InSAR 数据源，大批欧洲研究者加入到这个领域，亚洲（主要是日本）的一些研究者也开展了这方面的研究。日本于1992 年2 月发射了JERS- 1，加拿大于1995 年初发射了RADARSAT，特别是1995 年ERS- 2 发射后，ERS- 1 和ERS- 2 的串联运行极大地扩展了利用星载SAR 干涉的机会，为InSAR 技术的研究提供了数据保证。目前用于InSAR 技术研究的数据来源主要有:ERS- 1/2、SIR- C/X SAR、RADARSAT、JERS- 1、TOPSAR 和SEASAT 等。 1979年9月，我国自行研制的第一台合成孔径雷达原理样机在实验室完成，并在试飞中获得我国第一批SAR影像。1989年起国家科委设立了“合成孔径雷达遥感应用实验研究项目”，拉开了大规模雷达遥感研究的帷幕。目前国内外许多部门和科研机构正积极从事着InSAR 技术机理及其应用的研究，已经取得了许多成果，InSAR 技术的前景日益看好。 2.InSAR的基本原理 InSAR 技术是一门根据复雷达图像的相位数据来提取地面目标三维空间信息的技术。其基本思想是：利用两副天线同时成像或一副天线相隔一定时间重复成像，获取同一区域的复雷达图像对，由于两副天线与地面某一目标之间的距离