空间目标双基地ISAR越多普勒单元徙动校正算法

针对双基地逆合成孔径雷达(ISAR)的越多普勒单元徙动问题,以转台模型为研究对象,分别从回波信号模型和散射点相对收发双站速度变化2个角度分析了越多普勒单元徙动的产生机理,并提出了基于距离单元相位补偿的多普勒徙动校正算法.该算法首先由双基地雷达与目标的几何关系估计出其等效旋转速度,然后通过等分观测期间的目标回波获取2幅不同观测视角的ISAR图像,依据图像旋转相关最大准则估计出图像的等效旋转中心,实现一维距离像的定标,最后对每个距离单元进行相位补偿,完成越多普勒单元徙动的校正.仿真实验表明,算法能有效解决双基地ISAR越多普勒徙动问题,提高ISAR成像质量.     

酉ESPRIT超分辨ISAR成像方法

针对ESPRIT超分辨成像方法没有利用复数共轭数据且难以确定散射点数目的不足,提出了采用酉ESPRIT实现ISAR超分辨成像的新方法.该方法利用改进的盖式圆盘方法确定散射中心的数目,克服了ESPRIT方法中无法确定散射中心数目的缺点.通过合成复观测数据及其共轭,提高了ESPRIT超分辨成像的分辨率.构造了中心复共轭对称矩阵,有效降低了计算量.利用仿真数据和实测数据对该方法进行了验证,结果表明该方法不但具有更优的抗噪性能和分辨率,也具有更高的运算效率.     

基于和差波束的三维ISAR成像技术

针对大带宽、高分辨的雷达信号,同一距离单元多个散射点复数叠加,导致传统基于一维距离像比幅测角的三维成像方法效果较差。提出了一种基于逆合成孔径雷达(ISAR)成像的三维成像方法,根据同一距离单元内多个散射点多普勒的不同,利用ISAR成像方法对多个散射点进行分离,在图像配准的前提下对和差信号ISAR像素点进行比幅法测角,最后,剔除角闪烁点及误差较大的散射点,对图像进行重构及合成得到三维ISAR像,同时完成目标定标。实测点目标及飞机目标的处理结果表明了本文方法较传统方法成像质量有较大改善,验证了方法的有效性及可行性。     

空间目标卡尔曼滤波稀疏成像方法

鉴于卡尔曼滤波器(KF)具有优良的信号估计性能,将KF与贪婪算法相结合,该文给出稀疏约束下的基于KF的空间目标逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法。考虑到有些空间目标尺寸较大或包含大尺寸部件,或成像积累时间较长,会引入越分辨单元走动(MTRC)和方位向2次相位调制,首先对回波进行MTRC校正,然后构建包含2次相位的观测矩阵,通过使图像锐度最大化,估计目标转动角速度,获得聚焦目标图像,并将估计转速用于方位向图像定标。卫星仿真ISAR数据处理验证了上述成像处理方法的有效性。成像效果优于传统距离多普勒(RD)和正交匹配追踪(OMP)方法。     

距离徙动校正和斜地变换的实时算法研究

距离徙动校正插值处理是距离多普勒域(RD)算法的重要步骤,图像校正中的斜地变换也需要插值处理,插值处理会对图像引入插值误差。该文分析了距离徙动校正和斜地变换的原理,推导出一种把两种处理结合实现的方法,该方法通过一次插值处理完成距离徙动校正和斜地变换。与传统的实现方法相比,该方法减少了图像中由于插值处理引入的误差,提高了图像处理的精度,并且很大程度上减少了运算量。采用机载SAR原始数据验证了该算法的有效性。该算法对于高分辨率SAR的大量数据的实时成像处理,具有较大的应用价值。     

针对距离向处理的SAR自适应成像算法

在研究传统SAR成像处理过程的基础上,将自聚焦的概念加以拓广,提出了一种自适应成像算法.该算法摒弃了传统自聚焦算法对距离徙动已被完全纠正的假设,将自适应处理的时机前移到距离徙动校正阶段,通过修正若干系统参数使得距离徙动被完美地校正,这些被修正的参数将被应用到后续的处理过程中.该算法具有比传统自聚焦算法更好的成像精度及效果,令输出图像具有更好的相位保持特性.     

宽带逆合成孔径雷达高分辨成像技术综述

当前,国内外逆合成孔径雷达(ISAR)系统均朝着高载频、大带宽、多极化、分布式、网络化的方向发展,并牵引ISAR成像技术的发展和进步。从ISAR图像的角度来看,ISAR成像的发展变化主要可归纳为精细化成像以提升成像质量和多维度成像以丰富成像信息两个方面。该文首先从雷达回波脉冲压缩、雷达系统失真校正、目标高速运动补偿、距离向自聚焦、平动补偿、转动补偿、图像重构、图像后处理等方面综述雷达精细化成像方法,然后从极化、多频带融合、多站多视角成像、三维成像等方面综述雷达成像维度的扩展,最后从成像建模、复杂场景精细成像、实时成像、成像评价与图像应用等4个方面进行展望分析。      

一种稀疏孔径下大尺寸目标的ISAR 成像方法

针对稀疏孔径下的大尺寸目标ISAR 成像,该文提出了一种新的成像方法,该方法在距离频域进行方位向压缩,避免了散射点越距离单元徙动的影响|引入压缩感知替代FFT 对稀疏孔径数据进行方位压缩,通过构造随距离频率变化的基空间,消除了距离频率和方位时间之间的耦合,同时降低了方位向的峰值旁瓣比,获得了清晰的目标图像。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。      

一种基于极坐标格式算法的高分辨SAR成像自聚焦算法

针对机载聚束合成孔径雷达(SAR)惯导精度无法满足高分辨SAR成像的问题,该文提出了一种结合极坐标格式算法(PFA)的自聚焦算法,即由粗到精的混合多阶段参数化最小熵(Hybrid Multistage Parameterized Minimum Entropy, HMPME)距离单元徙动校正方法和基于图像对比度增强(Contrast Enhancement, CE)的变步长迭代相位误差校正方法。该自聚焦算法可以直接嵌入到PFA处理中,精确地补偿了惯导测量精度不足引起的越距离单元徙动(Range Cell Migration, RCM)和相位误差,且对于低对比度、低信噪比场景数据有良好的聚焦性能。最后,利用仿真实验和实测机载聚束SAR数据验证了所提算法的有效性。     

基于相干化处理的步进频率ISAR成像算法研究

在步进频率高分辨ISAR成像中,传统的参数估计方法往往不能准确地估计出运动目标的速度和加速度值,其补偿后存在的相位误差对宽带合成ISAR图像有较大的影响。因此,该文提出了一种基于相邻相关法和相位相干化的步进频率高分辨ISAR成像技术,即通过相邻相关法估计运动目标的径向运动参数,在对回波数据包络进行补偿后,利用相位相干化对各子脉冲的相位误差进行校正,再利用频带拼接技术获取目标的合成高分辨1维距离像。之后,利用RD算法实现目标的高分辨ISAR成像。该方法具有精确相位误差补偿精度和高运算效率的优点。仿真和实测数据验证了该方法的有效性。     

ISAR imaging of target with complex motion based on novel approach for the parameters estimation of multi-component cubic phase signal

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging of target with complex motion is very important in the radar signal processing domain. In this case, the received signal can be characterized as multi-component cubic phase signal (CPS), and the high quality instantaneous ISAR images can be obtained by the parameters estimation approach. The match Fourier transform (MFT) has been proposed for the parameters estimation of linear frequency modulated (LFM) signal, and it has been used successfully in the field of ISAR imaging. In this paper, the third-order match Fourier transform (TMFT) is proposed as an extension of the traditional MFT for the parameters estimation of cubic phase signal, and the asymptotic statistical performance is analyzed theoretically with the derivation of asymptotic statistical results for the estimated parameters. Finally, the TMFT algorithm is used as a tool for the improvement of inverse synthetic aperture radar (ISAR) images quality of target with complex motion, and the results of simulated and real data validate the effectiveness of the TMFT algorithm.     

一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像算法

较之传统的直线条带SAR模式,圆迹环扫SAR作为一种新的成像模式,能够在短时间内对较大的区域进行快速观测。但是由于其特殊的圆弧飞行轨迹的影响,目标回波信号的2维频谱难以有效获得,从而给后续成像处理带来困难。针对这个问题,该文提出一种基于级数反演法的圆迹环扫SAR成像算法。该方法利用多普勒频率的展开式反演出驻相点展开式系数,进而获得信号的2维频谱,从而有效地实现距离脉冲压缩和距离徙动校正。该方法可通过对两个级数展开式阶数的选取自由控制频谱的精度,利于成像分析及后续处理。最后,点目标的仿真对比结果表明该算法的有效性。     

基于MIMO雷达的极化平滑降维酉ESPRIT算法

相干目标的波达方向估计一直是雷达信号处理中的一个难题。为了获得更好的相干信号角度估计精度,并提高算法可实现性,在多输入、多输出雷达的基础上,提出一种极化平滑降维酉旋转不变性参数估计算法。首先通过降维矩阵对接收信号数据进行降维处理,然后利用降维后的接收数据构造中心复共轭对称矩阵,再构建适当的酉矩阵对其进行实值处理,然后对其进行极化平滑解相干处理,最后构造出实值旋转不变性方程估计目标的波达方向。相比于常规的极化平滑旋转不变性参数估计算法,本文所提极化平滑降维酉旋转不变性参数估计算法的相干信号角度估计精度更高、更利于工程实现。第五节通过仿真实验证明了该算法的有效性与真实性。      

A novel range alignment method for ISAR based on linear T/R array model

In inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging, translation compensation should be done before range-Doppler imaging process, and range alignment is the first step for translation compensation. In order to remove the limitation of integer range bin and align the echoes precisely for ISAR range alignment, combining with the advantage of array signal processing at fractional unit delay compensation, we propose a novel range alignment method based on linear transmitting/receiving (T/R) array. Firstly the ISAR imaging system is modeled as a linear T/R array. Then based on the snapshot imaging model of linear T/R array, range alignment is accomplished by wave path difference compensation which is transformed into the phase difference compensation in frequency domain between adjacent array elements. The phase difference compensation consists of integer range bin alignment and decimal time delay compensation which is implemented by the phase rotation’s estimation and compensation in frequency domain. Finally, the results of simulation data and real radar data are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

ISAR机动目标的平动补偿和瞬时成像研究

机动目标成像近年来受到广泛注意.本文首先讨论平动补偿,它通常可以分解为两步进行──包络对齐和自聚焦,分析表明,针对平稳目标的包络对齐方法仍然适用于机动目标,而根据相干积累原理,已有的自聚焦方法从理论上和实际上都不是最优的,我们提出适用于机动目标和平稳目标的迭代相干积累自聚焦(ICSA)算法,PGA(相位梯度算法)是ICSA算法的一个特例; 然后,本文讨论机动目标的瞬时成像,它实际上是一个瞬时谱估计问题,已有的一些瞬时成像方法只适用于散射点子回波为线性调频信号(多普勒分布为直线).针对时频分布为非直线的情况,我们提出用自适应窗短时chirplet分解方法估计信号的瞬时频率和瞬时幅度,并结合"洁净"技术,提出了快速自适应窗短时chirplet分解成像(ACDI)算法.实测数据的处理表明本文提出ICSA算法和ACDI算法是有效的.     

采用酉ESPRIT算法处理多基线InSAR层叠效应

层叠效应(Layover)是SAR成像技术的一个难点,本文在多基线InSAR的框架下,将谐波恢复与信号重构的酉ESPRIT算法应用于解决层叠效应问题。文中建立了存在层叠效应的多基线InSAR的数据模型,指出经典算法在估计精度与视数之间的矛盾,阐明了酉ESPRIT算法的基本原理与优点。进行了仿真实验,实验结果表明在视数较少时,酉ESPRIT算法具有很好的性能。