微波光子雷达逆合成孔径成像

微波光子逆合成孔径成像雷达,发挥光子大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,可以提升成像分辨率,并有助于构建分布式阵列雷达,实现精确的三维成像。本文介绍了中国科学院空天信息创新研究院在微波光子雷达逆合成孔径成像方面的成果。首先,搭建了微波光子雷达,基于光子倍频技术产生宽带雷达信号,基于光子去斜处理进行回波信号接收,系统工作在Ku波段,带宽600MHz,实现了对暗室内合作目标和外场非合作目标的二维ISAR成像。在此基础上,结合光射频传输技术和波分复用技术,搭建一发多收的微波光子光纤分布式阵列雷达,在实验室内实现了对3个角反射器的精确三维成像。上述试验结果验证了微波光子技术应用于雷达成像领域的可行性和提升系统关键性能的潜力。     

空间碎片的低分辨雷达二维成像及其运动补偿算法

地基雷达一直是空间碎片监测的强有力工具,现有的雷达数据处理方法的缺陷逐渐显现,需要新的方法以应对空间环境的日益恶化。本文针对空间碎片特有的运动特征和物理特征,给出了一种利用低分辨雷达获取小尺寸空间碎片二维雷达成像的方法。该方法通过对目标的窄带雷达回信号的相干积累得到目标的瞬时一维横向像,然后将一维横向像序列按照转动角度重排,最后利用各散射点横向距离投影的正弦变化特征,在过距离零点的圆上进行幅度非相干积累获得目标二维图像。分析了目标平动对成像的影响,并给出了基于最小熵准则的运动补偿算法,点目标的仿真结果验证了成像算法和运动补偿算法的有效性。     

基于多姿态角下一维距离像的雷达目标三维成像

本文根据目标散射中心在雷达视线上的几何投影关系,分析了由多姿态角下一维距离像对雷达目标进行三维成像的基本原理和散射中心关联等技术难点,提出了基于聚类分析的散射中心关联和三维成像算法.最后,本文采用GTD散射模型生成的回波数据和暗室测量数据进行成像实验,验证了该算法具有实现简单、成像效果稳定等优点.     

基于特征分解功率谱估计的距离成像算法

线性调频(LFM)信号是高分辨率雷达的主要信号形式之一,通过分析LFM雷达信号实现距离高分辨率成像的原理,针对杂波和噪声对雷达回波信号的影响,提出了利用基于特征分解功率谱估计的方法进行频率估计,从而实现LFM雷达信号的距离成像的算法。仿真结果表明,该方法对低信噪比情况下的目标距离一维成像是有效的。     

一种改进的高分辨雷达随机脉冲串检测方法

由于高分辨雷达的分辨率远小于目标尺寸，使得目标呈多散射中心，回波能量沿时间分布，从而降低了峰值幅度，增加了目标检测难度。因此文中基于一维距离像提出了一种新的高分辨雷达检测方法，该检测方法将一维距离像看作随机脉冲串，利用一维像强散射点的位置信息和幅度信息联合进行检测，自适应地估计目标一维距离像长度，提高了高分辨雷达检测性能。     

调频步进雷达ISAR成像方法

针对调频步进雷达的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)成像问题,提出了一维距离像和ISAR成像的分步补偿方法.通过优化雷达系统参数,在保证抽取损失和伪峰幅度在容许范围内的同时最大化了一维距离像的速度补偿误差容限.一维距离像运动补偿参数通过拟合子脉冲包络对齐的平移量获得,当拟合脉冲数足够多时,估计精度在一维距离像的速度补偿误差容限以下;对目标一维距离像进行包络对齐和相位聚焦完成ISAR成像的运动补偿.最后,通过仿真分析验证了算法的可行性.     

星载SAR数字成像的实现方法

本文提出了一种高分辨率星载合成孔径雷达(SAR)数字成像处理的实现方法。利用美国海洋观测卫星SEASAT-A录取的雷达原始数据进行了计算机数字成像,成像规模为距离向2048个距离门,方位向两个合成孔径,其成像面积约为38km×34km,得到了分辨率约为25m×25m高质量的雷达图像,成像结果证明了本文所提方法的正确性。     

基于角闪烁抑制的高分辨雷达角跟踪技术

针对高分辨导引头雷达在近距离跟踪目标时出现角闪烁问题,采用基于角闪烁抑制的高分辨测角算法。对回波信号进行一维成像处理,以距离像幅度作为单脉冲测角幅度,利用单脉冲测角方法得到目标在各个距离单元内的角度信息,通过加权平均处理,得到目标几何中心空间角度。仿真结果表明,该方法可以抑制角闪烁偏差,提高导引头角跟踪精度。     

微波透镜成像技术在目标识别中的应用研究

研究了微波透镜成像技术及其在目标识别中的应用。提出基于望远镜原理的新体制雷达,实现雷达目标的横向距离高分辨,结合高精度跟踪雷达现有的径向距离高分辨,进行雷达目标三维识别的新概念。此外,针对微波频段的电磁波绕射、衍射效应严重,微波透镜成像效果较差的问题,提出了虚拟透镜成像技术,并进行了成像验证,获得较好的成像效果。     

基于分布式雷达的宽带脉冲三维测距机制及方法研究

针对脉冲雷达相位测距技术在相位解模糊和测量机理方面存在的局限性,该文提出一种基于分布式雷达的3维测距机制,建立分布式雷达3维测距信号模型。利用天线空间布局引起的序列相位差代替常规由序列脉冲累积引起的相位差,结合微波3维成像处理的基本原理,通过相干积累实现空中观测目标的3维测量和轨迹测量,并利用观测区域的目标空间稀疏分布特性,给出一种基于 CLEAN 的宽带脉冲雷达高精度3维测距方法。仿真验证和分析结果表明,该文设计的分布式雷达3维测距机制和方法不仅较好地避免了高动态远距离测量环境中的相位解模糊问题,而且还能快速获取观测目标的序列3维图像和位置信息,有效避免了传统单站脉冲相位测量体制只能实现1维测距的能力,为雷达测距应用提供一种新的方法与技术支撑。     

车载式北斗光学三维成像系统技术研究

本文论述了车载式光学成像系统的定位原理,在此基础之上,设计实现车载式北斗光学三维成像系统,该成像系统通过北斗高精度接收机实现成像系统的中心点位置解算,并辅助惯导设备实现成像系统姿态信息解算。通过对比试验,分析说明北斗高精度定位在光学三维成像中发挥的重要价值及成像系统优化方向。北斗定位传感器与光学传感器的有机结合,对提升光学图像信息的有效获取、特定目标的精准感知意义非凡。     

基于频域稀疏非均匀采样的雷达目标一维高分辨成像

 雷达目标的高分辨距离像具有稀疏和可压缩的特点,可以在频域进行稀疏非均匀采样获得目标的宽带散射数据,再通过恰当的信号处理手段得到一维高分辨像.本文描述了基于频域稀疏非均匀采样的雷达一维成像数学模型,从参数估计的角度比较了稀疏非均匀采样与均匀采样的成像性能,提出了非均匀采样点选取方法;分别应用参数估计方法和稀疏像重构方法实现了基于频域稀疏非均匀采样的雷达目标一维高分辨成像.采用暗室测量数据比较了两种方法的性能,验证了频域稀疏非均匀采样在降低数据量、提高分辨力方面的优势.     

稀疏分解在雷达一维距离像中的应用

雷达一维距离像成像本质上是对雷达目标散射特性进行信号表示的过程,它以其获取的简单性及有效性,在雷达成像及目标识别方面得到了广泛的应用。针对雷达目标几何绕射参数化模型,利用稀疏分解方法,研究了高分辨一维距离像的重构及特征提取问题。以此可以避免奈奎斯特采样定理的弊端,以更贴近信号本质特征的方法处理雷达回波信号。通过匹配追踪算法,寻找最佳匹配原子的位置,以此估计雷达目标散射点参数。实验结果表明该方法在信号重构及特征提取方面的有效性。     

基于双频融合的微波全息成像算法研究

针对单频微波全息成像算法在目标距离向分辨率的局限性,提出一种基于双频融合的微波全息成像算法。该算法通过将对目标的照射频率从单频扩展至双频,以获取目标高斯相位信息,并利用此相位信息增加对目标距离向的分辨能力,抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。利用Matlab对基于双频融合的微波全息成像算法进行性能仿真,并通过在仿真中增加空间采样位置抖动作为非理想因素来检验该算法的实际应用鲁棒性,最终利用实验平台验证该算法在目标探测应用中的有效性。实验结果表明,基于双频融合的成像算法可减少相近目标距离向之间的干扰,有效抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。     

基于折射波静校正的未知参数穿墙成像合成延迟时算法

在穿墙雷达实际应用中,墙体一般由两层不同介质构成,且各层墙体参数未知.若对墙后目标直接成像,会产生目标散焦或位置偏移.针对该问题,提出了基于折射波静校正的合成延迟时方法对墙后目标进行聚焦成像.首先读取每根接收天线回波数据确定电磁波的折射回波时刻,通过基本折射方程得到延迟时超定方程组,解此超定方程组可得电磁波在外层墙体内的传播时延,再运用相邻发射天线和相邻接收天线延迟时之差估计内层墙体中电磁波的传播时延,最后各个通道内传播时延依次相加后运用后向投影算法获得目标精确成像.对成像位置精度、图像熵,以及输入输出目标杂波比等性能的分析和比较证明了该算法的有效性.     

基于波束形成的分布式卫星SAR成像

针对分布式卫星SAR系统的正侧视工作模式，建立了雷达信号的回波模型，提出了利用修改的距离－多普勒（RD）算法进行单个星载SAR成像的算法及波束形成合成分布工卫星SAR图像的算法。理论分析和仿真结果表明：利用该算法能提高图像的信噪比，使图像质量得到提高。     

对静止轨道卫星成像的SAL载星轨道

星载合成孔径激光雷达对卫星成像面临相对运动复杂、目标搜索困难、成像时机难把握等问题。以对静止轨道卫星成像为例,初步设计了一种适于对同步轨道卫星成像的载星轨道。推导了载星与目标间相对运动关系式;绘制并分析了两星相对运动曲线;分析了两星距离最近期间距离、径向速度、加速度变化规律。提出了基于径向速度门限的成像时机判定方法,研究了成像期间光束指向偏移和成像时机判决速度门限。研究结果表明:轨道高度低于目标星轨道,并与之有一定偏角的载星轨道适于对目标进行成像;两星相距最近的时间附近是较佳成像时机,可降低相位误差补偿难度,提高系统工作效率;在对目标进行搜索跟踪和判决成像时机时,系统需根据两星轨道特性进行动态调整。     

基于一维集搜索方法的PD雷达解距离模糊高效算法

脉冲多普勒雷达在目标检测时常常存在距离模糊问题,目前比较成熟的解距离模糊算法有一维集算法和余差查表算法。在一维集算法的基础上,提出了一种改进的脉冲多普勒雷达解距离模糊新算法。该方法具有运算速度快、实时性能好的特点。通过对四目标距离模糊解算仿真和实际应用结果表明,该算法与一维算法相比运算时间减少了48%,验证了其高效性和有效性。     

基于高分辨距离像的单脉冲角跟踪技术

 本文针对宽带毫米波雷达角跟踪中的角闪烁问题 ,提出了所谓基于高分辨距离像的单脉冲测角新算法 ,该算法根据单脉冲雷达原理 ,在测角之前首先对目标回波信号进行一维成像处理 ,然后以距离像作为单脉冲比幅信息 ,得到目标各距离单元的角度位置 ,经过一定的平滑处理 ,最后得到目标的径向几何中心的空间角度 .仿真实验表明该算法可以大大提高单脉冲雷达的角测量精度.     

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...