基于矩阵束算法的多雷达信号融合超分辨成像

利用多雷达回波信号对目标进行融合成像可以有效提高分辨率.本文实现了一种多雷达融合联合超分辨成像算法,该方法基于单雷达观测数据指数和模型,建立了联合的多雷达观测数据模型,并将雷达二维成像的矩阵束算法引入到多雷达观测融合成像中,利用多雷达观测数据估计散射中心的参数,有效提高了分辨率.仿真实验表明,该算法有效提高了雷达成像的分辨性能,有利于后续的目标检测与识别.     

弹道中段目标多普勒成像算法研究

弹道中段目标成像技术是弹道导弹防御系统的核心技术。利用传统的宽带ISAR雷达对弹道中段目标成像无法利用统一的相位补偿函数进行相位补偿,导致成像结果的模糊。该文提出一种提取时频骨架线的信号处理算法,算法通过对提取的弹道中段目标窄带回波的时频多普勒骨架线进行幅度增强,提高目标多普勒成像分辨率,仿真数据和暗室测量数据试验表明,该算法能够实现基于窄带雷达回波多普勒信息的弹道中段目标二维成像。     

一种高分辨力雷达扩展目标模拟系统设计与实现

针对高分辨力雷达扩展目标回波模拟，文中设计并实现了一种高分辨力雷达扩展目标模拟系统。建立了一维距离像目标、二维面目标、三维体目标的目标回波模型，结合宽带射频接收机技术、大瞬时带宽基带回波信号产生技术、目标RCS(Radar Cross Section)数据获取与调制技术以及宽带捷变频率合成器等关键技术完成了高分辨力雷达扩展目标模拟系统的设计与实现。使用该系统对某典型战斗机目标进行了射频仿真和二维成像处理，并将射频仿真和二维成像处理结果与使用RadBase仿真软件对该典型战斗机目标的仿真结果进行对比，验证了该系统的有效性。验证结果表明，该系统的射频仿真二维成像处理结果和RadBase仿真软件的仿真结果基本一致。     

基于RCS静态宽带数据的雷达目标成像算法

利用宽带雷达目标电磁散射特性数据可以实现雷达目标的一维距离像,在二维像实现过程中,传统做法需要利用雷达目标电磁回波的多普勒频率以实现雷达目标的方位像.探讨了基于宽带雷达散射截面(RCS)静态数据(没有多普勒频率)的二维成像算法,突破了传统需要多普勒频移数据才能实现二维雷达像的限制.最后探讨了调整成像算法若干参数的不同成...     

毫米波安检成像雷达设计

针对实际应用的安检技术的局限性,本文介绍一种基于FMCW的体制的安检成像雷达设计。雷达采用合成孔径成像算法对待检人员身上的隐匿目标进行探测,使用二维、三维仿真目标和Radarsat—I雷达数据对雷达系统和成像算法进行检验,计算结果证明了系统设计和成像方法的有效性。     

自旋目标高效参数化超分辨成像研究北大核心CSCD

给出一种自旋目标高效参数化超分辨成像方法,该方法不仅能对高速自旋目标超高分辨二维成像,而且该算法得到的二维图像分辨率高、旁瓣低,运算量仅为原来的1/4。首先,通过对宽带回波去冗余信息处理来大大减少运算量;其次,基于Burg谱估计算法对每个去冗余的宽带回波进行频谱外推,从而提高分辨能力;再次,对自旋目标运动参数进行估计;最后,利用基于反投影成像技术对高速旋转目标稳健二维成像,理论仿真和实测数据都验证了其成像效果和运算效率。     

基于CST的雷达成像研究

雷达成像仿真在国防和军队现代化建设中极为重要。基于商业电磁计算软件CST的强大计算能力,本文首先利用CST建立雷达目标回波仿真模型,然后用MATLAB软件通过Active X技术实现对CST软件的控制,进行参数化仿真和数据读取,最后,充分利用MATLAB在数学计算、数据处理和画图等方面的强大功能,进行一维距离像和二维ISAR成像研究。     

基于微动特征关联的空间自旋目标宽带雷达三维成像

自旋目标3维成像对于空间目标识别具有重要意义。为了解决单基雷达中无法获取自旋目标真实3维结构特征的问题,该文提出一种基于微动特征关联的自旋目标宽带雷达3维成像方法。通过利用多部雷达获取目标在不同视角下的回波信号,基于目标自旋时各散射中心的微多普勒信息特征实现不同雷达回波数据的多散射中心关联,获得了能够反映自旋目标真实尺寸的3维像。仿真结果验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于TPF-ESPRIT的雷达超分辨成像方法研究

超分辨雷达成像方法不受瑞利限的限制,可以极大地提高雷达距离维分辨率,利于目标识别。针对传统方法不具有频率选择性,研究了一种基于时域预滤波旋转不变参数估计技术(ESPRIT:Estimation of Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques)的超分辨谱估计新方法,并成功应用于雷达距离维成像中。该算法把具有频率选择性的时域预滤波器和拓展旋转不变参数估计技术相结合。首先对雷达信号进行粗谱分析,获得信号频率分布的先验信息,然后针对性地设计频率选择时域滤波器对原始回波进行预处理,提高ESPRIT方法在目标信号所处频段的谱估计精度,改善距离维成像质量。仿真实验和暗室数据成像结果表明该方法具有频率选择特性和更好的频谱估计精度。      

采用WiMAX信号的无源SAR成像方法

无源雷达自身不发射信号,依靠外部照射源实现对目标的探测或成像。现代通信的发展为无源雷达提供了更多的可用外部照射源,如全球移动通信信号、卫星导航信号、无线网络信号(WiFi)等。WiMAX是一项新兴的基于IEEE 802.16标准的宽带无线城域网技术,其作为无源雷达照射源,相比已有照射源具有距离分辨率高和探测距离远的优点。文中给出了一种利用WiMAX信号进行无源SAR成像的方法,推导出获得一维距离像的匹配滤波器,并实现了二维WiMAX-SAR成像。仿真结果验证了采用WiMAX信号进行SAR成像的可行性。     

基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法

圆迹SAR(CSAR)因其特殊曲线运动轨迹而具备3维成像能力。单圈CSAR理论上可以获得距离方位平面亚波长级的分辨率,但是高程向分辨率却很低。同时,利用后向投影(BP)算法进行CSAR 3维成像的算法复杂度高,成像效率低。该文提出一种基于改进3维后向投影的多圈CSAR相干3维成像方法,针对现有成像算法时间复杂度高的问题,提出一种构造几何插值核的CSAR改进3维后向投影算法,可将3维插值操作转化为1维插值操作和距离向量搜索操作,通过多圈CSAR改进3维后向投影成像结果相干积累的方式得到最终3维图像。该文所提方法可有效解决单圈CSAR 3维成像高程向分辨率低的问题,改善3维成像细节,同时能够大幅降低CSAR 3维成像时间。仿真圆锥目标和美国空军实验室GOTCHA数据3维成像结果验证了该文所提方法的有效性。     

二维匹配滤波实现多角度SAR成像

 多角度SAR图像能够更全面描述目标不同角度下的特征信息,对目标识别具有重要意义.实现多角度SAR成像需要解决两个问题,一是在多角度测量模式下,传统成像算法的远场条件不能满足,成像散焦严重;二是空间采样不连续使得基于傅里叶变换的成像算法产生很高的旁瓣.本文利用二维匹配滤波函数的聚焦功能实现多角度SAR成像.通过调整成像参考点位置构造二维匹配函数,然后将测量数据用匹配函数进行滤波.与传统SAR成像算法相比,本文提出的多角度SAR成像算法突破了空间采样必须均匀和连续的束缚,更具有普适性.实验结果表明本文算法不仅能够实现多角度SAR成像,提高成像分辨率,而且多角度SAR图像能够描述目标散射特征的空间变化.     

基于阴影的SAR图像车辆目标三维特征提取

目标长、宽、高三维几何特征,对SAR图像解译与目标识别等具有重要意义。从SAR成像几何出发,根据SAR观测俯仰角、目标及阴影之间的几何关系,研究提出了基于两维高分辨SAR图像阴影信息的车辆目标三维几何特征提取方法。该方法既可由某一方位角的单幅SAR图像提取目标三维几何特征,也可通过任意有限(3～5)个方位角SAR图像的融合提取目标三维几何特征,而且融合还可有效提高目标三维几何特征的提取精度。通过大量MSTAR实测SAR图像数据的实验结果,验证了其有效性。     

High-Resolution 3-D Imaging Algorithm With an Envelope of Modified Spheres for UWB Through-the-Wall Radars

Through-the-wall imaging techniques with ultrawideband (UWB) radars are promising candidates for non-destructive testing and reliable human detection, especially in disaster areas, where victims are buried under collapsed walls. These applications require high-resolution target imaging to identify the object shape, such as a human body. We have already proposed a high-quality 3-dimensional (3-D) imaging algorithm in the form of Envelope, that is aimed at near field sensing for non-contact measurement or target identification for robots. Envelope achieves real-time accurate 3-D imaging with group mapping from multiple observed ranges to target points, and offers a reliable image even in noisy situations. However, this method does not maintain its quality for through-the-wall imaging because an observed range shift due to wall penetration causes a serious distortion in the image. This paper presents a high-resolution 3-D imaging algorithm by modifying the original Envelope, and which gives a more accurate object shape behind a wall. Furthermore, to enhance the resolution of the estimated images, this method is combined with a direct waveform compensation method, known as spectrum offset correction. Numerical simulations and an experiment verify that our proposed method achieves high-resolution 3-D imaging for through-the-wall radar applications.      

基于高分三号SAR数据的城市建筑高分辨率高维成像

传统合成孔径雷达(SAR)只能获取方位-距离二维图像,无法准确反映目标的三维散射结构信息.层析合成孔径雷达(TomoSAR)是一种多基线干涉测量模式,它将合成孔径原理扩展至高程向,除了可对目标进行二维成像之外,还可以准确恢复目标的高度向散射信息,真正实现三维成像.差分层析合成孔径雷达(D-TomoSAR)将合成孔径原理...     

基于APD面阵探测器的非扫描激光主动成像雷达

为了获得目标区域的高精度3-D距离图像,采用自研带读出电路的雪崩光电二极管（APD）面阵探测器组件,研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域,APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号,经信息处理获得目标区域3-D距离图像,对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明,所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像,成像距离达1.2km,距离分辨率为0.45m,成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。     

基于多快拍图像联合的MIMO雷达三维成像方法

为了提高多输入多输出(MIMO)雷达三维成像沿运动方向的方位分辨率,该文从多快拍图像联合利用的角度入手,提出一种新的多输入多输出-逆合成孔径雷达(MIMO-ISAR)三维成像方法。其基本思路是通过对一段时间观测下二维平面阵列获取的多个单快拍三维图像进行相干处理,沿着散射点线性拟合的方向提取峰值并重构出新的三维图像。仿真实验结果表明,与单快拍三维成像方法相比,该方法可以显著提高成像结果沿运动方向的方位分辨率;与现有基于重排和插值的经典MIMO-ISAR方法相比,该方法对慢速和快速运动目标均适用,得到的成像结果聚焦良好并能够有效抑制沿运动方向的旁瓣。      

对宽带高分辨成像雷达的转发式干扰方法

针对宽带成像雷达的工作方式和特点，提出了一种采用DRFM对宽带高分辨成像雷达的新干扰方法。首先推导了DRFM转发信号的数学模型，阐述了宽带雷达一维成像的基本原理。在此基础上提出了一种采用移频调制对宽带雷达一维成像进行转发式干扰的方法。该方法不但能有效地破坏雷达对真目标的一维成像，并可形成虚假目标一维像。通过仿真并结合实测数据，对该方法进行了验证，结果表明了这种方法的可行性。该方法可对一维和二维成像雷达进行干扰。     

合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法

传统激光三维成像均采用实孔径成像技术,其分辨率会随着作用距离的变远而降低。相比于实孔径成像,合成孔径成像的一个显著优势是沿航向的分辨率不随作用距离的变化而变化。基于合成孔径技术提出一种合成孔径激光三维成像雷达的工作模型。该系统采用激光泛光发射模式和多波束相干接收,首先,在高度向,采用大时宽带宽的线性调频信号,并利用解线频调技术实现高分辨率;其次,沿航向利用合成孔径技术频域压缩算法实现高分辨率,其中考虑到激光调频信号的长扫频周期,对于平台连续运动引入的多普勒平移项进行了补偿;在跨航向通过实孔径阵列实现高分辨率。最后,通过仿真实验验证了该系统的有效性。     

基于距离-慢时间匹配滤波和复值反投影的快速旋转目标三维成像算法

本文针对快速旋转目标的三维成像问题,首先,建立雷达目标成像的几何模型,推导了快速旋转目标的距离-慢时间域回波信号的解析表示;其次,提出了基于匹配滤波和复值反投影的三维成像算法。该算法首先构造距离-慢时间域匹配滤波器,对滤波器参数即旋转目标的半径方向取值进行搜索,综合各参数取值处的匹配滤波结果,通过设置阈值获得目标三维位置;同时,考虑目标散射点存在遮挡、散射系数变化及低信噪比的复杂情况,匹配滤波结果将存在失配导致的目标位置展宽及虚假散射点,利用复值反投影方法消除失配影响,重建准确的目标三维像;再次,对匹配滤波的成像分辨能力进行了分析,从而确定了该算法对目标的旋转轴、半径及初始相位的分辨率和匹配滤波的参数搜索步长;最后,分别对理想及复杂情况下的目标成像进行了仿真并对比分析了匹配滤波和本文算法的成像结果,仿真结果证明了本文算法的有效性。