《雙脈衝雷射三維微都卜勒相干探測研究》是依託北京理工大學，由張海洋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙脈衝雷射三維微都卜勒相干探測研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：張海洋
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近幾年來,微都卜勒信息的套用已被認為是一種非常具有潛在優勢的技術手段。目標的微都卜勒特性反映了目標的雷射散射特性、幾何結構和運動特徵，為雷達目標特徵提取和目標識別提供了新的途徑。傳統微都卜勒探測系統大多數採用連續雷射和單點探測器，只能探測目標的一維距離向微都卜勒信息，難以克服信息量有限和探測距離近的弊端，但是隨著面陣感測器技術以及新型雷射器技術的發展，使得微都卜勒雷射雷達探測技術也迎來新的發展，脈衝相干三維微都卜勒成像方面的研究也逐漸成為新的熱點。本申請以運動目標高分辨探測識別為套用背景，採用基於單頻雙脈衝雷射源的相干探測體制，利用探測器陣列作為接收裝置，結合時頻分析算法，實現對動目標的方位向和距離向的三維微都卜勒成像，克服了傳統連續雷射單點探測信息量有限和探測距離較近的弊端，為探索高分辨的新體制雷射雷達提供了理論和實驗基礎。
結題摘要
微都卜勒信息的套用已被認為是一種非常具有潛在優勢的技術手段，目標的微都卜勒特性反映了目標的雷射散射特性、幾何結構和運動特徵，為雷達目標特徵提取和目標識別提供了新的途徑，脈衝相干三維微都卜勒成像方面的研究也逐漸成為新的熱點，本課題以運動目標高分辨探測識別為套用背景，對脈衝相干三維都卜勒成像的各項關鍵技術展開了深入研究。 首先，從理論上建立了典型目標複合運動雷射微都卜勒瞬時頻率特徵數學模型，提出了一種在干擾與噪聲的前提下雙脈衝相干信號檢測算法，仿真獲得了不同複合運動下目標的時頻圖像，而且對微都卜勒探測過程中的噪聲進行了深入分析，提出了適用於微都卜勒探測的微弱信號檢測算法，仿真研究表明該算法可以有效地提高回波信號的信噪比，利用單頻雷射器，任意波信號發生器，聲光調製器等實驗設備搭建出了一套雙脈衝雷射系統實驗平台，獲得了雙脈衝重複頻率10kHz，脈寬40ns，調製頻率100MHz的雙脈衝雷射信號。 其次，分析了探測雷射光斑面積對自旋圓錐目標探測性能的影響，基於惠更斯-菲涅爾原理獲得了目標回波信號的散射場模型，並進一步計算出回波信號功率譜分布半高全寬的理論值，設計並搭建了單頻雷射相干探測系統，證明了目標粗糙表面的散射對回波雷射的調製特性，造成回波信號信噪比的降低和頻譜的展寬。 最後，利用支持向量機對信號進行分類識別，判斷目標的微動狀態。在基於微動特性的時頻譜特徵的分類實驗中，幅度方差的識別效果最好，幅度比值的識別效果最差，最終的分類識別率為：1、翻滾識別率：88.75%；2、進動識別率：93.1818%；3、平均識別率：90.9659%。在基於目標微都卜勒頻譜的分類實驗中，頻譜熵的識別效果最好，幅度方差的識別效果最差，最終的分類識別率為：1、翻滾識別率：98.75%；2、進動識別率：99.026%；3、平均識別率：98.888%。從以上結果可看出，基於目標時頻譜以及目標微都卜勒頻譜所提取的特徵值，能夠有效地實現微動目標的特徵分類。
