雷达是以电磁波为“尺子”实现目标探测的装置,最初的目的是检测目标的存在并测量其距离。随着雷达技术的发展,人们已经发展了多种模式的雷达,并能够从雷达信号中提取出比距离更多的信息,使得雷达成为防空反导、资源勘察、对地观测等军民用领域中最重要的传感器之一。从雷达探测的目标体来看,人们关注比较多的还是飞机、舰船等传统目标,并针对这类目标的特点发展了一系列雷达信号与数据处理方法来更好地去除干扰因素和提高探测性能。但是随着应用需求的发展和雷达探测功能的进一步细化,分布式软目标的雷达特性与感知问题越来越引起人们的关注。分布式软目标是指空间尺度大(跨多个距离单元或角度单元)、具有时变的空间分布或内部相对运动的目标,这有别于飞机、舰船等通常的硬目标,典型的代表包括飞机尾流、箔条云团、昆虫群、复杂风场、云雾雨雪等,具有广泛的军民用研究需求。该类目标的特性与探测研究涉及的众多学科领域,如流体力学(动力学特性)、电子科学与技术(散射特性)、信息与通信工程(雷达探测技术)、光学工程(激光雷达)等,研究难度较大。针对该问题,在国防科技大学王雪松教授的带领下,李健兵研究员等提出了一套较为系统的分布式软目标特性与感知的研究方案,并基于飞机尾流探测等典型应用构建了探测与参数反演系统,为这类目标的研究提供了有益参考。该工作已在《雷达学报》网络优先出版“分布式软目标雷达特性与感知技术述评”(李健兵,王雪松)。
图1 分布式软目标雷达特性与参数反演研究主要技术途径
该文将分布式软目标按形态分为连续型和离散型两类,从正问题和反问题两个角度分别介绍了这类目标特性与探测研究的主要技术途径,如图1所示。正问题(即由目标物理属性到雷达特性)研究包括动力学变换、散射/传输变换等方面,涉及的关键技术包括动力与散射变换的精确表达与高效计算等;反问题(即由雷达观测量反演目标的物理属性)包括散射与动力学的逆变换,涉及的关键技术包括这些变换的线性化、正则化与高效计算等。在对上述关键技术进行了较为详细论述的基础上,以飞机尾流为例进行了示例分析,证实了分布式软目标特性与探测研究方案的有效性。