逆合成孔径成像激光雷达微多普勒特征分析

逆合成孔径成像激光雷达是一种结合将激光信号和逆合成孔径原理相结合的新体制雷达,能实现对运动目标的超高分辨成像,为提取目标的精细微动特征提供了新的途径。研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标振动微多普勒特征,分析了目标运动时激光信号的高载频和大带宽对目标微多普勒特征的影响,并通过仿真实验对基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒特征和基于微波波段逆合成孔径雷达的目标微多普勒特征进行了比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达能够提供足够的分辨率来分析微小目标微动部件带来的多普勒效应。     

逆合成孔径成像激光雷达微多普勒特征分析

逆合成孔径成像激光雷达是一种结合将激光信号和逆合成孔径原理相结合的新体制雷达,能实现对运动目标的超高分辨成像,为提取目标的精细微动特征提供了新的途径。研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标振动微多普勒特征,分析了目标运动时激光信号的高载频和大带宽对目标微多普勒特征的影响,并通过仿真实验对基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒特征和基于微波波段逆合成孔径雷达的目标微多普勒特征进行了比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达能够提供足够的分辨率来分析微小目标微动部件带来的多普勒效应。     

一种逆合成孔径激光雷达成像算法

逆合成孔径激光雷达是一种能实现对运动目标超高分辨实时成像的主动式有源成像雷达。该雷达系统发射的激光信号具有超高频率和超大带宽的特点,因此,微波波段逆合成孔径雷达针对常规目标所采用的回波信号模型不再适用。针对这一问题,给出了适用于逆合成孔径激光雷达的运动目标回波信号模型,分析了激光信号的超高频率带来的脉内多普勒效应,利用基于参考点的运动补偿方法,在匹配滤波处理后通过包络对齐实现对运动参考点轨迹的精确估计,最终获得了精确的参考信号,实现了对运动目标的超高分辨二维成像。仿真结果验证了该算法的有效性。     

逆合成孔径成像激光雷达成像算法

逆合成孔径成像激光雷达是一种能实现运动目标超高分辨实时成像的雷达,它在发射激光信号的基础上,运用逆合成孔径原理对目标进行成像。但激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排维格纳分布和Hough变换对光外差探测后的信号进行时频分析以估计目标的运动速度,构造有效的补偿因子,完成了对回波信号的精确运动补偿,并进一步采用Keystone变换完成对目标散射点的越距离单元徙动校正,实现了对目标的高分辨二维成像。仿真实验验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

微波光子成像雷达技术发展综述

随着隐身化、无人化以及微型集群化目标的快速发展,精确获取目标形状和形态的情报需求,对微波成像雷达提出了大带宽和多频段的现实要求。得益于微波光子技术的低相噪、大带宽、宽调谐等显著优势,微波光子成像雷达技术已得到快速发展。本文对微波光子成像雷达研究现状进行了总结,对其典型系统架构和主要工作原理进行了研究分析,进一步结合系统能力优势给出了主要应用方向和相关成像实验结果,最后提出了进一步发展仍需解决的问题。     

一种新的高重频宽带相干激光雷达系统研究

该文提出一种新的同时具有高重复频率和大带宽性能的相干激光雷达系统。该系统基于IQ调制器正交调制技术与带宽合成信号处理技术,使得系统能够同时满足大带宽和高重复频率的要求,解决了传统激光雷达宽带信号调制速度慢的问题。该系统能够生成高重频、大带宽的相干线性调频激光雷达信号,在高分辨距离成像、(逆)合成孔径激光雷达成像、距离分辨的振动测量等方面,具有重要的应用价值。文中阐述了宽带高重复频率调制的原理和方法、基于微波域频率步进的带宽合成信号处理方法,并进行光纤环路实验和自由空间实验。作为演示,该激光雷达系统获得了16.7 kHz重复频率、6 GHz带宽,实现了优于2.5 cm距离向分辨率成像及远距离运动目标逆合成孔径激光雷达成像。实验结果证明了该系统与方法的有效性。     

基于微波光子倍频与去斜接收的宽带阵列雷达 （特邀）

微波光子雷达利用光子学方法实现雷达信号的产生与处理,具有突出的宽带工作能力,能显著提升雷达距离分辨率。为了提升雷达角度分辨能力并实现灵活波束控制,将微波光子雷达技术与阵列技术相结合是必然的发展趋势。目前研究较多的宽带阵列雷达采用光真延时技术克服宽带波束倾斜问题,通常面临复杂度高、灵活性差、延时精度有限等问题。近年来,基于微波光子倍频与去斜接收的宽带雷达收发架构得到了广泛关注,基于此技术构建的阵列雷达,在实现宽带工作的同时具备实时数字补偿与处理功能,为宽带阵列雷达的发展提供了新的思路。文中针对作者在此方面的最新研究进展进行了综述,在阐明基于微波光子倍频与去斜接收实现宽带雷达收发机理的基础上,介绍了构建宽带相控阵雷达的方法以及实现数字波束扫描与成像的性能。然后,将阵列形式扩展至多输入多输出（MIMO）形式,介绍了基于光波分复用技术实现宽带微波光子MIMO雷达的方法,并分析了微波光子MIMO雷达在目标探测与成像方面的性能。     

微波光子技术在制导领域中的应用研究

精确制导技术是精确制导武器的核心技术。为了实现精确目标打击,制导系统必须具有高分辨能力和抗干扰能力。目前的制导技术发展趋势可以总结为更高更宽,高是指更高的工作频率,宽是指更宽的工作带宽。但是电子技术的瓶颈逐渐显现,尤其在信号产生方面,这从源头上限制了雷达制导性能的提升。利用微波光子技术实现微波信号的产生与处理,实现大带宽的任意波形信号,可有效解决电子瓶颈问题。微波光子雷达同时具有光子和微波技术的优势,因此研究基于微波光子的新型制导技术具有先进性和挑战性,且具有很强的应用背景。     

逆合成孔径三维成像激光雷达研究

三维图像能准确反应目标的物理特征,提高目标识别的性能,但传统的光学三维成像技术受到扫描体制或阵元个数的限制,很难实现对运动目标的实时成像,针对这一问题,提出了一种将逆合成孔径技术、激光信号与干涉技术相结合的逆合成孔径三维成像激光雷达,给出了系统的初步设计方案,分析了成像的基本原理和实现方法,构建了模拟系统,进行了仿真分析,实验结果验证了该雷达系统的可行性和成像中的优势,最后讨论了系统实现过程中还需要解决的关键问题。     

雷达距离维成像技术

介绍一种距离维成像技术－－全去斜率处理技术的原理,关键问题,以及飞行试验结果。该技术已成功地应用于逆合成孔径实验雷达的距离维成像。雷达发射带宽为４００ＭＨｚ的脉冲波一调频信号,对其回波信号进行去斜率混频,再经ＦＦＴ处理即可得到实时的目标距离维像。     

An Algorithm to Detect the Presence of 3D Target Motion from ISAR Data

We present an algorithm to detect the presence of 3D target motion from ISAR data. Based on the 3D point scatterer model, we first examine the effect of 3D motion on ISAR imaging. It is shown that existing motion compensation algorithms cannot properly focus targets exhibiting 3D motion during the imaging interval. An algorithm is then derived to blindly detect the degree of 3D target motion from raw radar data. It is based on measuring the linearity of phases between two or more point scatterers on the target. The phase estimation is implemented using the adaptive joint time-frequency technique. Examples are provided to demonstrate the effectiveness of the 3D motion detection algorithm with both simulation and real ISAR data. The detection results are corroborated with the truth motion data from on-board motion sensors and correlated with the resulting ISAR images.     

低轨卫星目标干涉ISAR三维成像方法

研究了在低轨道上运行的卫星目标的逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR）成像问题，提出将干涉逆合成孔径雷达（Interferometric ISAR，IF-ISAR）成像技术应用于对卫星目标成像，并用此方法实现了对低轨卫星的三维成像。研究设计了卫星轨道模型和雷达天线空间配置，建立了卫星目标三维成像的几何坐标系，并对干涉成像的三维分辨率进行了估计。仿真结果验证了理论分析的正确性和成像方法的有效性。     

地球单基ISAR对月球成像信号参数设计与仿真

利用地基逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）对月球进行观测和成像处理,可获得月球正面的地形地貌等特征。本文首先构建了用于逆合成孔径雷达成像的地面单基雷达对月球观测的等效转台模型,分析了月球表面等效散射中心与雷达径向距离的变化特性。然后,给出了单基雷达脉冲重复频率、脉冲宽度、工作频段、带宽和采样频率等信号参数的设计准则,并建立了单基雷达对月球观测的ISAR回波模型与成像处理流程。最后,通过仿真实验验证了本文理论分析和成像算法的有效性。     

基于压缩感知的二维联合超分辨ISAR成像算法

在ISAR成像中,距离和方位分辨率分别受发射信号带宽和成像积累角的限制。基于压缩感知(CS)理论,该文提出了一种2维联合超分辨ISAR成像算法。首先建立ISAR观测信号模型并构造2维超分辨字典,然后利用ISAR图像的稀疏先验信息将2维联合超分辨成像建模为最小l1范数的优化问题,最后提出一种快速算法求解该优化问题。该方法进行距离维和方位维的联合处理,有效利用了回波数据的2维耦合信息;通过共轭梯度(CG)运算,快速傅里叶变换(FFT),Hadamard乘积等操作,有效提高了算法的实现效率。仿真和实测实验验证了该算法的有效性。     

Experimental 0.22 THz Stepped Frequency Radar System for ISAR Imaging

High resolution inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging is demonstrated by using a 0.22 THz stepped-frequency (SF) imaging radar system. The synthesis bandwidth of the terahertz (THz) SF radar is 12 GHz, which are beneficial for high resolution imaging. The resolution of ISAR image can reach centimeter-scale with the use of Range-Doppler algorithm (RDA). Results indicate that high resolution ISAR imaging is realized by using 0.22THz SF radar coupled with turntable scanning, which can provide foundations for further research on high-resolution radar image in the THz band.     

干涉ISAR三维成像试验研究

阐述了干涉式逆合成孔径雷达(ISAR)三维成像的基本原理,与传统的ISAR二维成像方法的性能进行了比较.结合实际的宽带雷达平台,介绍了试验验证的基本方法,并通过静态双散射点和过航飞机等目标的实际跟踪试验,获取了目标回波信号的和、方位差和俯仰差三通道宽带数据,给出了干涉ISAR三维成像的算法流程.采用干涉ISAR三维成像的算法对实际测量数据进行了处理,得到了各类目标的成像结果,对成像效果进行了分析和评估,提出了工程应用的建议.     

幅度和相位估计的ISAR超分辨成像方法

传统距离多普勒(Range Doppler, RD)成像方法分辨率取决于发射信号的带宽和信号在方位向积累的多普勒带宽。超分辨成像可以在给定带宽条件下,获得比RD方法更优的分辨率。给出一种基于幅度和相位估计(Amplitude and Phase Estimation, APES)的逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)超分辨成像方法,该方法根据回波数据构造自适应滤波器对目标散射点进行重建,仿真和实测ISAR数据成像结果验证了基于APES的ISAR超分辨成像算法的有效性。相比其他超分辨成像方法,该方法重建的散射点幅度更为精确,副瓣更低,图像对比度和图像信噪比增加,整体成像效果较佳。     

基于联合平动补偿的InISAR 成像方法研究

图像配准是干涉逆合成孔径雷达(InISAR)成像的关键步骤。针对传统InISAR 三维成像方法在图像配准步骤计算量过大、限制条件过多等问题,提出了一种基于联合平动补偿的InISAR 三维成像算法。该算法通过距离向和方位向的联合平动补偿,在得到二维逆合成孔径雷达(ISAR)图像的同时,完成了不同ISAR 图像的精确配准。与传统的基于相关图像配准的三维成像方法相比,该算法简单易行,计算效率更高。仿真结果验证了不同信噪比条件下该算法的有效性和稳健性。     

导弹目标ISAR成像仿真分析

主要对导弹目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像进行了仿真。给出了做抛物线运动的弹头目标ISAR成像模型及仿真结果，分析了目标机动(横滚、倾斜、偏航)对成像质量的影响，对存在白旋运动的弹头目标进行成像．并指出了导弹成像中有待进一步解决的问题。     

一种220GHz 波段太赫兹合成孔径成像雷达

微波频段的机载合成孔径成像雷达在对地观测方面具有广泛应用,但其合成孔径成像积累时间长,成像帧率低,提高雷达工作频率能够减小合成孔径所需转角,提高成像帧率。设计了一种工作在220GHz 波段的太赫兹合成孔径成像雷达系统,采用收发天线分置、发射宽带线性调频连续波的体制,最大信号带宽4. 8GHz,输出信号功率约20mW。宽带回波信号幅度相位经外标校补偿,通过成像试验,验证了太赫兹ISAR 与SAR 成像分辨率约3.2cm,可实现5Hz 的成像帧率,证明太赫兹波段能够大幅提升成像帧率,满足快速成像的要求。