采用二阶Keystone变换的机动目标ISAR成像算法

针对具有复杂运动的机动目标在相干成像时间内产生的一阶距离徙动和二阶距离徙动的问题,本文提出了基于二阶keystone变换的二维ISAR成像算法。文章首先结合去调频接收机技术,建立并分析了机动目标的回波信号模型,并对回波信号使用二阶keystone变换以去除二阶距离徙动。然后,采用分数阶傅里叶变换（FrFT）估计二阶keystone变换后新生成的二次相位项的调频斜率,并依此补偿该二次相位项。对补偿后的回波信号再次使用二阶keystone变换去除一阶距离徙动。最后,对回波信号使用2D FFT获取机动目标的高分辨2D ISAR图像。数值仿真和实测数据成像结果验证了本算法的有效性。      

基于Chirp-Z变换的串行双站斜视SAR成像算法

该文首先建立了串行双站斜视SAR的几何模型,给出了雷达回波的数学表达式,推导了它的2维频谱并对其特点做了分析。在2维频域内先用聚焦函数对观测场景中心的点目标进行精确成像,然后利用Chirp-Z变换校正了中心点两侧目标回波的距离徙动,再通过方位向逆傅里叶变换得到了雷达图像。该算法利用了Chirp-Z变换能够处理非线性调频信号的特点,简化了处理过程并提高了成像精度。仿真实验验证了这种基于Chirp-Z变换的新算法在处理串行双站斜视SAR数据时的有效性。     

基于连续小波变换的雷达信号处理

在步进频率雷达一维距离成像技术中,经典的傅里叶变换算法受到距离分辨率的限制,并且存在较高的副瓣电平。针对这一问题,本文提出将连续小波变换算法用于频率步进雷达的一维距离成像。该方法在保持高距离分辨率的同时,可有效降低回波信号的副瓣电平。     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

基于二阶Keystone变换的双站前视SAR成像算法

由于回波信号具有剧烈的二维耦合和距离徙动特性,相比传统的单站合成孔径雷达(SAR)而言,双站SAR数据的成像处理更具有挑战性,双站前视SAR则更是如此。由于没有解决距离徙动的空变性和高阶距离-方位耦合,导致目前现存的成像算法效果较差,成像范围也受到较大限制。针对上述问题,文中提出了一种基于二阶Keystone变换(KT)和改进的非线性调频变标(NLCS)方法的成像算法。首先,利用线性距离徙动矫正去除线性距离徙动和多普勒中心频率;然后,采用二阶KT来补偿距离弯曲;最后,采用改进的非线性调频变标方法用于均衡不同点目标方位空变的多普勒调频率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

SAR对多舰船目标成像算法研究

本文提出一种基于沙漏型变换的多舰船目标成像算法。对于近似为线性调频信号的舰船方位向回波,可以通过对其自相关函数进行沙漏型变换,解除其时延和时间的耦合,从而实现回波的相干积累,获得高质量的多舰船目标图像。文中对沙漏型变换的,变换后信号的聚焦特性及交叉项的影响进行了详细的分析,并且提出了一种适用于多舰船目标成像的尺度因子选取标准。     

机载大斜视雷达成像算法研究

基于大斜视合成孔径雷达成像的空间几何模型和回波数据的特点,通过距离向和方位向解线性调频处理和在时域进行距离走动和距离弯曲校正,分别对方位向和距离向进行傅里叶变换将信号压至正确的位置上。该算法从成像的实时性出发,立足于在分辨率达到要求的条件下尽可能降低运算量和复杂性。由于补偿了高次相位项,此算法受斜视角的影响很小,能精确地处理大距离走动和弯曲。点目标仿真和实测数据成像结果证明了算法的可行性。     

联合时频分析和谱估计的机动目标ISAR成像

机动目标逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR）成像中,在对目标回波进行平动补偿之后,每一个包含目标散射点的距离单元的回波都可以表示为多分量的线性调频信号。鉴于机动目标散射点多普勒频率的时变特性,传统的距离 多普勒（Range Doppler, RD）算法获得的机动目标ISAR图像是模糊的。本文提出一种联合短时傅里叶变换（Short Time Fourier Transform, STFT）和多重信号分类（Multiple Signal Classification, MUSIC）谱估计的方法来克服目标机动对成像的影响,首先利用STFT截取部分信号以降低较长时间内目标机动对成像的影响,然后通过MUSIC谱估计算法克服“不确定”原则对STFT分辨率的限制,从而获得高分辨的机动目标ISAR图像。最后,通过散射点模型仿真和波音B727实测数据验证本文所提方法的有效性。     

L波段雷达电离层高速运动目标ISAR成像补偿方法

目标高速运动和电离层效应都会对低频段宽带线性调频雷达信号的相位产生调制现象,进而降低逆合成孔径雷达(ISAR)成像分辨率。为得到清晰的目标ISAR图像,需有效消除这两者对目标回波的影响。该文首先建立电离层高速运动目标回波的信号模型,再根据目标回波为高阶多项式相位信号的特点,提出基于离散多项式变换的高阶相位估计算法,利用高阶相位估计值进行回波信号相位调制分量补偿,实现ISAR成像的自聚焦。仿真实验表明,该算法可以准确估计回波信号高阶相位参数,提高ISAR成像质量。     

LFMCW雷达多目标检测技术研究

调频非线性的存在影响了线性调频连续波(LFMCW)雷达目标检测能力和距离分辨率.为此,文中提出了一种软件方法实现调频非线性校正的方法.在分析了当前压控振荡器部件的电压频率控制特性基础上,讨论了调频非线性对差频回波信号的影响,将具有调频非线性的雷达目标检测问题转化为差频信号中目标调频分量的检测问题;利用LFM信号在分数阶傅里叶域上呈现出能量聚集这一特性,提出了基于分数阶傅里叶变换的LFMCW雷达多目标检测方法.仿真试验表明,该方法不仅可以有效地改善具有较大调频非线性的LFMCW雷达的目标距离测量精度,同时也提高了多目标的分辨能力.     

发射机固定的斜视双基地SAR的NLCS算法

针对发射机固定的斜视双基地SAR新成像雷达体制，建立了雷达信号的回波模型，推导了此模型下的非线性Chirp Scaling算法（NLCSA）。仿真证明，该算法可对双基地SAR在较大的斜视角下，不进行插值操作而实现精确的距离徙动枝正，得到聚焦良好的SAR图像，其处理速度快，非常适合斜视双基地SAR的高速并行信号处理。     

机载前视合成孔径雷达Chirp Scaling成像算法研究

针对目前机载侧视合成孔径雷达(SAR)无法对飞行路线正前方进行高分辨率成像的问题,该文研究了一种新型机载前视SAR,分析了前视SAR的工作原理和方位分辨率提高的可行性。基于空间几何模型和回波信号形式,推导并给出了适用于机载前视SAR成像的chirp scaling算法,给出了各相位补偿因子表达式及算法实现步骤。模拟了前视SAR点目标回波数据,并利用该方法对分布于场景中心及边缘的点目标阵进行了成像仿真,分析了成像效果,成像质量指标与理论值基本吻合,证实了算法的有效性。     

高分辨星载SAR改进ChirpScaling成像算法

本文提出了一种用于星载合成孔径雷达(SAR)的改进Chirp Scaling成像处理算法.本文分析了三种星载SAR距离模型,根据误差最小的斜视等效距离模型,推导了改进Chirp Scaling算法,给出了实现步骤.该算法适用于大距离徙动高分辨率星载SAR精确成像.并且基于改进的Chirp Scaling算法,分析了多普勒参数误差对成像质量的影响.最后通过计算机仿真,验证了算法的有效性.     

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DFT滤波器组的大斜视SAR成像算法

传统的大斜视角SAR成像算法利用时域线性走动减少距离徙动校正的难度,运用非线性变标算法改善方位向的聚焦效果,然而变标因子的引入也带来了一些处理上的不便。针对这一问题,该文从分块近似匹配的角度出发,结合DFT滤波器组理论,提出了一种方位向聚焦的新算法。与传统的方位非线性变标类算法相比,新算法不引入相位操作,能更好地补偿空变的多普勒调频率,稳定性和成像性能都得到了提高,且在一般情况下算法的计算量要少于传统算法。仿真结果证明了算法的有效性。     

图像缩放中一种去振铃算法的研究与硬件实现

在现有的图像缩放技术中,越来越多地采用了非线性滤波器进行图像的插值操作。采用非线性滤波器虽然能得到较好的图像效果,但存在的问题是其引起的振铃现象相对于传统方法更加明显。针对非线性滤波器的上述缺点设计了一种去振铃的算法,并在此算法的基础上给出了硬件的实现,通过了FPGA的验证调试。结果表明,在使用较少硬件资源和最大限度地保留原图像细节信息的基础上,图像缩放后的振铃现象得到大幅度的改善。     

Precision SAR processing using chirp scaling

A space-variant interpolation is required to compensate for the migration of signal energy through range resolution cells when processing synthetic aperture radar (SAR) data, using either the classical range/Doppler (R/D) algorithm or related frequency domain techniques. In general, interpolation requires significant computation time, and leads to loss of image quality, especially in the complex image. The new chirp scaling algorithm avoids interpolation, yet performs range cell migration correction accurately. The algorithm requires only complex multiplies and Fourier transforms to implement, is inherently phase preserving, and is suitable for wide-swath, large-beamwidth, and large-squint applications. This paper describes the chirp scaling algorithm, summarizes simulation results, presents imagery processed with the algorithm, and reviews quantitative measures of its performance. Based on quantitative comparison, the chirp scaling algorithm provides image quality equal to or better than the precision range/Doppler processor. Over the range of parameters tested, image quality results approach the theoretical limit, as defined by the system bandwidth     

随机线性调频步进雷达波形设计及成像算法研究

线性调频步进信号能在不增加系统瞬时带宽的情况下用数字信号处理的方法获得高的距离像分辨率,是一种高效的雷达信号形式。针对传统的线性调频步进信号抗干扰能力较差的问题,该文提出一种可以随机发射线性调频步进信号子脉冲的波形设计方法,结合压缩感知理论,运用较少的子脉冲实现了对运动目标1维距离像的重构和高分辨的2维成像。在此基础上,进一步分析了目标运动对随机线性调频步进信号雷达成像的影响,设计了包含测速脉冲的随机线性调频步进信号,并提出了基于时频分析、Radon变换和二值数学形态学相结合的运动速度估计及补偿方法。仿真实验验证了随机线性调频步进信号逆合成孔径雷达的性能及该文方法的有效性。     

0.33 THz雷达三维近场成像系统设计及成像试验

提出了采用步进频率结合平面扫描的THz雷达近场成像系统设计方案,基于宽带全息成像原理,可以实现三维高分辨率近场成像。采用多通道收发探头阵列缩短机械扫描行程,提高成像速度。给出了基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和Stolt插值的三维图像重建算法,成像理论分辨率与波长相当。利用THz矢量网络分析仪和辅助设备,搭建了0.215~0.33 THz成像试验装置,完成了对多层金属-泡沫目标三维成像,成像分辨率达到预期水平,验证了系统设计和三维图像重建算法的正确性。     

机载条带SAR图像无参考点定位技术

机载合成孔径雷达（SAR）图像无参考点定位技术广泛应用于导航、制导和火控等领域。文中考虑条带SAR成像模式,将成像场景假定为水平面,推导了基于非线性频调变标（NCS）算法和距离多普勒（RD）算法的图像无参考点定位公式体系,分析了多普勒参数估计误差、斜距及载机高度测量误差对定位精度的影响;通过计算机仿真验证该无参考点定位方法的可行性,同时给出了有用的结论。