跨谱段SAR散射中心多维参数解耦和估计方法

微波光子雷达发射大带宽跨谱段的信号,为目标的精细电磁特性描述和准确识别提供基础的同时,也亟需与之相应的大带宽大转角情况下的电磁模型参数提取方法.相比窄带条件,跨谱段信号数据量大,所含物理量信息维度高且复杂,大转角情况下距离和方位向耦合.该文提出跨谱段SAR散射中心多维参数解耦和估计方法,首先结合极坐标格式算法(PFA)和属性散射中心模型构造2维解耦波数域散射中心模型,再结合坐标下降法(CDA)将复杂的高维耦合参数估计方法简化为循环迭代的1维参数估计方法,有效降低字典维度和估计复杂度,并引入Hooke-Jeeves算法提高估计精度.最后根据各个散射中心的参数估计结果对它们的结构和位置进行识别,对仿真数据的处理实验验证了该文方法的有效性.     

基于压缩感知的二维GTD模型参数估计方法

几何绕射理论(Geometrical Theory of Diffraction,GTD)模型能够精确描述高频区雷达目标的电磁散射机理.该文在分析雷达回波稀疏特性的基础上,将参数估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏信号重构问题,据此提出了一种基于压缩感知的2维GTD模型参数估计方法.该方法首先利用2维傅里叶变换成像确定目标散射中心的支撑区域,然后在支撑区域内对散射中心的GTD参数进行估计,最后利用聚类方法和最小二乘方法对估计结果进行修正.仿真和暗室测量数据实验结果表明,与现有方法相比,所提方法能有效改善模型参数的估计性能,且对提高散射中心类型参数的估计精度更为明显.     

宽频段相干信号三维参数联合估计的新算法

基于非均匀的L型阵列,本文提出了一种宽频段相干信号频率和二维到达角联合估计的时空二维处理新方法-WTSS(wide-band time-space smoothing)算法.该算法能精确地估计具有相同数字频率的相干信号的三维参数,无需多维谱峰搜索,具有计算量小,参数自动配对的优点.另外,在WTSS算法的基础上,利用L型阵列的特点进行分维处理,成功地实现了具有频率兼并现象的相干信号的三维参数估计.该算法能够并行实现以进一步增强其实时性.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

跨谱段SAR散射中心多维参数解耦和估计方法

微波光子雷达发射大带宽跨谱段的信号,为目标的精细电磁特性描述和准确识别提供基础的同时,也亟需与之相应的大带宽大转角情况下的电磁模型参数提取方法。相比窄带条件,跨谱段信号数据量大,所含物理量信息维度高且复杂,大转角情况下距离和方位向耦合。该文提出跨谱段SAR散射中心多维参数解耦和估计方法,首先结合极坐标格式算法(PFA)和属性散射中心模型构造2维解耦波数域散射中心模型,再结合坐标下降法(CDA)将复杂的高维耦合参数估计方法简化为循环迭代的1维参数估计方法,有效降低字典维度和估计复杂度,并引入Hooke-Jeeves算法提高估计精度。最后根据各个散射中心的参数估计结果对它们的结构和位置进行识别,对仿真数据的处理实验验证了该文方法的有效性。     

基于频域时延-多普勒二维聚焦的欠采样雷达信号参数估方法

针对欠采样脉冲多普勒雷达信号参数估计中已有方法抗噪性差、顺序参数估计方法中后续参数估计受前面参数估计精度影响严重等问题,该文提出一种基于有限新息率(Finite Rate of Innovation,FRI)采样的频域时延-多普勒2维聚焦(FD2TF)算法.在该算法中,利用FRI采样结构能够以低于奈奎斯特采样频率的速率获得信号的一系列傅里叶系数,通过频域2维聚焦过程能够同时估计时延和多普勒参数,避免了参数顺序估计中误差累积的问题,理论分析证明了该算法能够大幅提升采样信号的信噪比,提高算法抗噪性和鲁棒性.在2维聚焦算法的基础上该文还提出了基于逆傅里叶变换的2维聚焦简化算法,在提高参数估计网格密度的同时,大大减低了2维聚焦算法的计算量.仿真和对比实验结果证明了该方法的有效性和良好的抗噪性.     

基于协同粒子群优化的GTD模型参数估计方法

针对雷达目标散射中心GTD(Geometric Theory of Diffraction)模型最大似然估计中存在的高维、非线性、混合参数估计问题,提出一种基于协同粒子群优化算法的参数估计方法.该方法能够同时估计得到散射中心的类型、幅度和位置参数,且对初始值不敏感,与基于RELAX的估计方法相比,不需要反复迭代估计,降低了计算复杂度.仿真实验结果表明,该算法能够较准确地估计得到GTD模型的散射中心参数.     

基于最小能量准则的参数估计圆周SAR三维成像方法

针对圆周合成孔径雷达成像模式下应用参数化估计的三维成像算法效率低、精度差的问题,提出一种基于最小能量准则的参数估计圆周SAR三维成像算法。该算法首先对成像场景进行粗略网格划分,利用参数估计的方法得到目标的粗略位置,其次利用最小能量准则和精细化网格的方法得到目标精确三维位置和散射强度系数,最后通过CLEAN技术消除已估计点带来的影响,实现场景的三维成像。仿真实验结果表明:所提成像方法能有效对圆周观测下目标进行三维成像,同时与传统算法相比,解决了传统算法效率低、对目标估计不准确的问题,验证了所提算法的有效性。     

一种基于3D-ESPRIT的散射中心参数估计算法

基于雷达目标的三维散射中心模型,提出了利用目标频域数据的3D-ESPRIT参数估计方法.该方法不需进行参数配对,不需要计算相关矩阵,计算量较小.仿真实验结果表明,该方法能够对雷达目标散射中心给出比较准确的估计值.与3D-MP(矩阵束)方法的估计结果相比较,验证了算法的正确性.     

基于频域时延-多普勒二维聚焦的欠采样雷达信号参数估方法

针对欠采样脉冲多普勒雷达信号参数估计中已有方法抗噪性差、顺序参数估计方法中后续参数估计受前面参数估计精度影响严重等问题，该文提出一种基于有限新息率(Finite Rate of Innovation, FRI)采样的频域时延-多普勒2维聚焦(FD2TF)算法。在该算法中，利用FRI采样结构能够以低于奈奎斯特采样频率的速率获得信号的一系列傅里叶系数，通过频域2维聚焦过程能够同时估计时延和多普勒参数，避免了参数顺序估计中误差累积的问题，理论分析证明了该算法能够大幅提升采样信号的信噪比，提高算法抗噪性和鲁棒性。在2维聚焦算法的基础上该文还提出了基于逆傅里叶变换的2维聚焦简化算法，在提高参数估计网格密度的同时，大大减低了2维聚焦算法的计算量。仿真和对比实验结果证明了该方法的有效性和良好的抗噪性。     

基于正交投影的GTD模型参数估计方法

雷达目标散射中心的参数估计在目标高频电磁散射特性分析和识别中有着许多重要的应用.以几何绕射(GTD)模型为基础,提出了一种基于正交投影的模型参数估计方法.该方法依据GTD模型中散射中心位置与类型参数的低耦合,利用信号子空间的平移不变结构估计散射中心的位置,根据频率依赖项的正交投影系数对类型参数进行鉴别.由于整个估计过程一次完成,因此,具有较低的计算复杂性.仿真实验结果表明:该方法具有较高的估计精度和良好的推广性能.     

基于极化散射特性的空间锥体目标宽带回波对齐

包络对齐是宽带回波预处理中重要的一部分,然而对于空间锥体这类只有较少散射中心且目标存在微动的情况,现有的包络对齐方法并不能得到较好的对齐结果。对于一些利用宽带回波进行微动目标参数估计的算法,包络对齐是其算法的关键一步。该文提出一种基于极化散射特性进行包络对齐的算法,算法首先利用极化谱估计与幅相联合估计(P-CAPES)超分辨方法估计宽带极化回波中的散射中心的数目、位置和极化散射矩阵,然后计算前后时刻回波散射中心的极化相似性参数,最后利用得到相似性参数进行包络对齐。基于电磁计算数据的实验结果验证了算法的有效性。     

Two-dimensional scattering center extraction based on multiple elastic modules network

The concept of scattering centers on a target is commonly used for radar signature modeling and data compression, as well as target recognition. In particular, two-dimensional (2-D) scattering centers are useful features in automatic target recognition, which uses a synthetic aperture radar system, because they are directly related to physical scattering mechanisms and also have small dimensionality. We propose a new technique for estimating 2-D scattering centers using radar data in the frequency-aspect domain. The technique first estimates one-dimensional scattering centers at several aspects, and the multiple elastic modules network optimization is exploited to find 2-D locations and amplitudes of the target's scattering centers. Experimental results illustrate that the proposed method is efficient not only for estimating 2-D scattering centers on the target but also in computation.     

GTD散射模型参数解调耦估计技术

文中通过分析最大似然方法估计GTD散射模型参数的不足，提出了一种基于参数解耦的综合估计流程。首先利用矩阵束方法求得散射中心的距离参数，然后在对GTD散射模型近似处理的基础上提出了一种估计散射中心类型参数的新方法，最后利用线性最小二乘技术估计出散射中心幅度参数。实验结果表明综合估计算法能够较好地估计出散射中心参数。     

基于空域滤波的雷达目标二维散射中心快速提取

针对几何绕射(GTD)模型,该文提出一种基于空域滤波的2维散射中心参数快速提取方法。该方法利用空域滤波过程将2维散射中心参数提取问题分解为多个1维散射中心提取问题,并利用1维旋转不变技术(1D-ESPRIT)来估计散射中心各维参数,最后利用最小欧氏距离实现2维参数的配对。与基于2维旋转不变技术(2D-ESPRIT)的方法相比,该方法避免了高维数的特征值分解,因而可以显著地降低计算的复杂度。仿真实验表明,与2D-ESPRIT高分辨算法相比,该方法不仅能够显著降低计算量,并且还能获得较好的估计精度,可以有效地用于提取目标散射中心参数信息。     

非合作雷达目标散射中心关联和三维重建算法

针对非合作雷达目标3 维重建技术中各未知视角下1 维散射中心难以关联的问题,该文提出了一种基于几何约束的散射中心关联方法。此方法通过对反投影误差的检验实现了对部分可靠散射中心的自动选择和有效关联。同时,利用由已关联散射中心距离数据估计出的目标运动参数,实现目标上更多散射中心的关联和3 维重建。仿真实验证明,该文提出的算法能够适用于1 维散射中心存在缺失点、虚假点和重叠点的复杂情况,有效增强了未知运动目标散射中心关联和重建的鲁棒性。     

基于HRRP序列的钝头倒角锥目标微动特性分析及参数估计

合适的弹头结构建模是正确估计弹头参数的基础。该文提出一种描述弹头的钝头倒角锥模型,该模型将球冠散射中心和倒角散射中心看作是滑动散射中心,并引入锥体侧面遮挡效应对散射中心位置的影响,给出散射中心位置变化的一般形式;接着分析了钝头倒角锥模型各个散射中心的微动特性;在此基础上,提出了一种估计目标运动参数和结构参数的非线性优化的方法;最后,仿真结果验证了该文模型的正确性及参数估计方法的有效性。     

基于CP-GTD模型的三维散射中心参数估计

 散射中心是目标光学区电磁散射的基本特征,可反映目标精细物理结构.在建立精确描述目标高频电磁散射的三维CP-GTD模型的基础上,根据散射中心类型和位置参数的弱耦合性,提出基于三维ESPRIT方法估计目标全极化三维散射中心的位置,进而利用特征分析中信号子空间与噪声子空间的正交性和最小二乘方法,实现散射中心类型和相干极化散射矩阵的估计.与现有基于单极化观测模型的估计方法相比,所提方法不仅具有更好的估计性能与抗噪能力,而且能够直接估计出目标散射中心的相干散射矩阵,仿真实验验证了上述结论的正确性.     

基于组网雷达的有翼弹道目标三维成像

组网雷达的多视角特性有利于获取目标的真实空间结构。该文在构建有翼进动目标回波模型的基础上,分析不同类型散射中心的微多普勒信息变化率的变化趋势,对微多普勒信息进行分离提取。利用非线性最小二乘拟合获取散射中心的幅度、相位信息。基于微动特征的不变性,利用多部雷达锥顶散射中心的幅度信息估计微动特征和坐标转换参数。然后根据各散射中心在不同视角上投影分量的差异,实现尾翼散射中心的匹配,之后求解散射中心的瞬时空间位置,实现目标重构。仿真验证了算法的有效性,并分析了微动参数和信噪比对重构结果的影响。     

基于压缩感知的超分辨目标散射中心估计

针对雷达目标识别中散射中心特征提取需求,提出一种基于压缩感知理论(CS)的超分辨散射中心估计算法。通过设计一字典,将脉压波形进行稀疏表示,进而将重构问题引入CS 理论框架之下,利用仿真数据验证了散射中心重构算法的可行性。基于实录数据,将80 MHz 宽带信号滤波成20 MHz 窄带信号,利用窄带20 MHz 脉压波形重构高分辨散射中心,进而恢复宽带80 MHz 脉压信号。恢复信号与真实80 MHz 宽带脉压信号的对比分析结果表明,在一定误差范围内,CS算法可实现目标散射中心重构。     

基于散射中心模型的舰船LFM雷达回波仿真

关于雷达回波的模拟,目前研究最多的是简单场景下点目标模型的回波仿真。针对复杂的海情背景,提出用散射中心模型仿真舰船目标LFM雷达回波的方法。首先模拟了弹道轨迹及舰船摆动,然后利用2D-ESPRIT算法提取出舰船的二维散射中心位置分布及其类型参数,并推导出舰船的散射中心回波模型。该回波模拟方法不仅流程清晰、完整,而且仿真场景复杂、回波结果逼真度好。最后用MATLAB仿真分析了舰船的LFM雷达回波及其一维距离像,验证了模型的正确性和实用性。