基于角度域谱分析的雷达成像研究

传统小角度雷达成像算法为获得高质量目标像,需要在角度域及频域具有高采样率.针对此问题,提出了一种基于角度域谱分析、频域聚焦的高信噪比小角度雷达成像算法,严格推导了最大不模糊距离以及分辨率计算公式.较传统小角度成像算法,有效地降低了角度域及频域采样率,并且显著地提高了图像信噪比.最后,在Ka波段下通过仿真对该算法进行了验证.仿真结果表明,转台成像方法能够得到高质量高分辨率的目标二维像,并具有有效降低角度域及频域采样率和提高图像信噪比的能力.     

ISAR成像中MTRC校正的新插值算法

研究雷达成像优化问题,在雷达成像中,双线性插值方法是一种常用、而且高效的校正散射点越分辨单元走动(MTRC)现象的插值算法,但由于其插值精度不高,会产生图像模糊的问题。为解决上述问题,采用目标回雷达波数据结构,并借鉴双线性插值方法进行仿真试验,提高了插值的精度,改善最终成像质量。通过对不同目标进行成像,验证所推导出的新的插值格式,不仅对越分辨单元走动现象有良好的校正能力,而且与应用双线性插值方法所取得的雷达成像仿真结果相比较,使用所推的双线插值格式所得结果更加清晰。针对复杂目标的仿真结果表明,改进插值格式能很好地适用于复杂目标的成像计算,具有较好的实用性。     

基于改进Camshift的穿墙雷达运动人体目标成像跟踪算法

针对穿墙雷达运动人体目标图像"闪烁"与"抖动"的特点,提出基于改进Camshift的穿墙雷达运动人体目标成像跟踪算法。首先,针对形成的连续多帧穿墙雷达图像以及对应的颜色概率分布图,引入目标预测过程以确定图像中运动目标搜索波门,消除波门外的杂波干扰;然后,利用颜色概率分布图,在波门内自适应迭代调整目标搜索窗尺度,匹配形状与大小变化的目标图像以提取目标位置;最后,对提取的目标位置进行α-β滤波,形成连续平滑的目标运动跟踪航迹,实现基于穿墙雷达成像的建筑物内运动人体稳定航迹跟踪。多输入多输出（MIMO）穿墙雷达实验结果显示,与传统Camshift和Meanshift算法相比,改进后算法的跟踪航迹误差分别降低了40.99%和43.09%,获得了更加准确和平滑的目标运动航迹。     

合成孔径与实孔径雷达谱域成像算法对比分析

讨论了合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)和实孔径雷达(Real aperture radar,RAR)一维扫描方式下的谱域成像实现问题.文中从SAR和RAR扫描下的波数域波散关系入手,分析了这两种扫描方式下的谱域填充区域和成像分辨率,指出了二者的异同,导出了相应的成像算法.单目标和组合目标的雷达成像仿真实验验证了两种扫描方式下成像算法的有效性和理论分析结果.     

基于OpenGL的多雷达虚拟安装系统的设计

针对高炉炼铁生产现场所面临的问题,利用三维可视化技术,建立了一个基于OpenGL的雷达虚拟安装及成像系统.系统依据数据采集卡采集的现场数据,在虚拟系统中直观地显示雷达波束在高炉内部传播的途径,可以模拟调整多个雷达在高炉炉顶的安装位置和角度,并显示出料面高程,生成料面形状趋势图.该虚拟安装系统可以真实地再现工业现场的场景,为使用雷达技术进行高炉料位、液位测量提供了很好的参考手段.     

基于波动方程的近场目标成像算法

雷达对近场目标的探测成像是探地雷达成像和微波医学成像的基本模型.为得到高分辨的近场目标雷达图像,论文从标量波动方程出发通过波散关系导出了目标散射信号和目标函数之间的对应关系,得到了谱域和时域的多种成像算法并分析了它们之间的联系.通过对实测雷达数据的成像处理,结果显示了近场成像算法的有效性.     

新体制民用雷达与实时信息处理研究

随着天线制造技术、超宽带技术、合成孔径技术和信息处理技术的发展,雷达的体积不断减小,探测精度和成像分辨率大大提升,雷达开始在民用领域中活跃起来,尤其是应用于穿透成像、微波遥感成像、滑坡监测和机场异物检测等领域的民用雷达发展十分迅速。为了让民用雷达在复杂的自然环境中具有更高、更稳定的性能,雷达信息处理技术一直在不断创新。本文介绍了民用雷达的新趋势和新技术,以及探墙雷达、微型SAR、边坡雷达和异物检测（Foreign object debris,FOD)雷达实时信息处理的关键问题和解决方案。     

基于冲激体制的CSAR波数域三维成像算法

研究通过雷达获取精确目标问题,对冲激体制下的圆迹合成孔径雷达(CSAR)三维成像及其分辨率计算的问题进行了研究.为提高识别率利用一种波数域算法对探测区目标进行了二维层析成像,将得到的二维图像序列利用等值面重建技术进行了三维成像,然后根据CSAR信号的时频特性以及模糊度函数和分辨率的关系,推导了体制下目标的水平分辨率和高度分辨率的解析表达式,并进行了计算机仿真和实测实验.通过仿真证实了分辨率计算公式的有效性;通过和BP法实测结果进行比较,证实了波数域三维成像算法有效性.     

舰船目标三维转动 SAR 成像仿真研究

机载合成孔径雷达(SAR)对海面舰船目标侧视成像时,雷达与目标间的相对运动既包含载机与舰船的平移运动,也包含舰船在复杂海况下的横滚、俯仰和偏航等三维转动,运动形式会造成图像模糊.为了解决三维转动引起的成像散焦不清晰问题和提高系统的稳定性,在短时远距的典型条件假设下建立了舰船目标成像的距离-多普勒模型,并重点分析舰船横滚...     

超宽带步进变频连续波雷达近场成像算法

为了实现超宽带步进变频连续波雷达近场区高分辨率快速成像,提高成像的分辨率,根据步进变频连续波信号发射与传播的特点,采用角谱分析方法,通过对电磁波波动方程进行推导,提出一种适用于超宽带步进变频连续波雷达的成像算法,该算法省去了匹配滤波过程,成像准确。采用HFSS三维电磁场仿真软件进行建模仿真,在仿真结果中采集数据验证成像算法的可行性。结果表明,成像图像中目标能量集中,分辨率高,对于采用的频率范围0.5～1.5GHz,带宽为1GHz的发射信号,理论分辨率为0.15m,实际得到的分辨率约为0.2m。     

雷达目标特征信号与运动模式的相关性研究

空中目标的运动模式与自身姿态紧密相关,进而与目标特征信号也存在相关性.首先分析不同运动模式下目标姿态角变化率,然后推导姿态敏感雷达特征信号表示,包括雷达散射截面(RCS)、角闪烁线偏差与横向分辨多普勒像,接着以两散射点组成的简单目标为例,推导得到了上述特征信号与目标姿态角变化率之间的关系式,从而建立了目标特征信号与运动模式之间的联系,最后通过对多散射点复杂目标特征信号的仿真验证了理论分析的正确性,结果表明利用雷达特征信号区分目标不同运动模式是可行的,所得结论对基于特征信号的运动模式辨识、机动检测以及机动目标跟踪和拦截等研究具有重要意义.     

基于压缩感知的自适应稀疏子脉冲成像方法

基于空中运动目标回波信号的稀疏特性,提出了一种基于压缩感知（CS）的线性调频步进信号（SFCS）稀疏子脉冲自适应高分辨雷达成像方法。在对目标进行稀疏成像时,根据目标回波稀疏特性与发射信号子脉冲数之间的关系,建立相应的稀疏子脉冲动态闭环反馈系统,实现发射信号子脉冲数量的自适应调整;结合各脉冲簇中子脉冲的稀疏情况,建立相应的部分逆傅里叶变换基矩阵,并利用正交匹配追踪（OMP）算法对目标高分辨距离像（HRRP）进行重构处理,进而实现对目标的高分辨成像。仿真结果验证了该方法的有效性。     

An accurate SISAR imaging method of ground moving target in forward scatter radar

In order to accurately extract the profile image of the ground moving targets(GMT) in the forward scatter radar(FSR),a forward scatter signal model of GMT is built based on the Fresnel-Kirchhoff diffraction formula,the multipath propagation model and the high order phase approximation method.The classical shadow inverse synthetic aperture radar(SISAR) imaging algorithm is modified using the proposed signal model.In the modified imaging algorithm,the impacts of ground reflection,non-linear variation of target Doppler frequency and the target motion direction on imaging accuracy are discussed.Meanwhile,non-linear and time-dependent parameters are used to compensate for the motion phase of the GMT forward scatter signal,and a novel estimation method of the height difference and median line height of the target profile is put forward under the multipath interference.Finally,both the accuracy of the proposed signal model and the effectiveness of the modified imaging algorithm are validated by the simulation results.     

匀速运动目标的聚束SAR成像特征分析

运动目标的合成孔径雷达(SAR)成像特征是SAR/GMTI系统中进行运动目标检测和成像的基础.以往研究都是在两维可分离条带SAR成像算法条件下讨论目标运动对成像的影响,而很少考虑高分辨聚束SAR成像算法处理后运动目标的成像特征.本文推导了两种典型高分辨聚束SAR成像算法(RMA和PFA)处理后的动目标误差谱表达式,并在此基础上从目标几何定位误差、残留距离徙动和散焦等方面给出了完整的聚束SAR运动目标响应特征分析.最后通过仿真数据处理验证了分析结果.     

基于压缩感知的低数据率雷达采样与成像方法

传统的信号获取体制要求采样率大于两倍信号带宽,这使得高速率A/D转换成为经典超宽带高分辨雷达系统的瓶颈技术之一。压缩感知理论提供了一种低速率采样的信号精确采集和重构方式。本文基于压缩感知理论,提出一种新的雷达采样与成像方法。根据目标的散射特性,采用了基于小波变换的雷达目标稀疏表示方法;结合雷达成像原理,构造了基于Fourier束的最优测量矩阵。仿真实验表明,基于压缩感知的低数据率雷达采样与成像方法,能在数据率仅为传统系统数据率15%的条件下,获得良好的成像结果,尤其是能对弱小目标进行高分辨成像。本文所提的方法可为新体制高分辨率成像雷达系统的设计提供支持。     

压缩感知在雷达目标探测与识别中的研究进展

压缩感知理论是针对采样率和计算复杂度的一种新的信号处理模式,它以远低于奈奎斯特频率对信号进行采样,并能准确重构出原始信号.随着宽带高分辨雷达技术发展,目标相对于背景的高度稀疏,与复杂的雷达系统、海量数据呈现极度的不平衡,压缩感知是有效地减弱这种不平衡的可能技术之一.以雷达稀疏信号的压缩测量及重构为主线,本文综述了压缩感知理论在雷达目标探测与识别中的研究进展,分析了压缩感知理论在PD雷达、穿墙雷达、MIMO雷达、雷达目标参数估计、雷达成像以及目标识别等领域的潜在应用,描述了国内外的相关研究进展.文中对研究中现存的难点问题进行了探讨,并展望了未来的研究方向.     

ISAR imaging of maneuvering target with complex motions based on ACCF–LVD

This paper considers the inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging problem for a maneuvering target with complex motions, involving range migration (RM) and Doppler frequency migration (DFM) within the coherent integration period of radar imaging, which will degrade the imaging quality. A nonsearching ISAR imaging algorithm based on adjacent cross correlation function (ACCF) and Lv's distribution (LVD), i.e., ACCF–LVD, is proposed, where the ACCF is applied to correct the RM and reduce the order of DFM. Then the motion parameters are estimated via LVD and Fourier transform. With the estimated motion parameters, high quality ISAR images can be achieved. The advantage of the presented method is that it can estimate the motion parameters under low signal-to-noise ratio (SNR) without searching procedures. Finally, several simulation examples are shown to confirm the validity of the proposed algorithm.