基于ISAR像序列的目标三维重构

提出了一种把矩阵分解应用于雷达目标的逆合成孔径雷达成像(ISAR)三维重构的方法。通过对目标运动场景建模,将目标的ISAR成像过程化,推导出图像序列中散射点二维位置坐标与原目标三维坐标的投影矩阵关系,利用正交投影下的矩阵分解基本方法,从观测矩阵中分解出原目标散射点的三维位置矩阵,进而实现目标的三维位置重构,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于微动特征关联的空间非对称自旋目标雷达三维成像方法

由于非对称自旋目标在不同视角下宽带雷达观测到的散射点分布存在较大差异,因而需要单独研究其组网雷达成像算法。该文利用位于不同位置的两部宽带雷达获得的自旋目标1维距离像序列,基于非对称自旋目标多个散射中心的微动特征不变性,实现了自旋目标同一散射中心的关联,进而得到与目标真实尺寸相一致的3维像。仿真结果表明该算法重构精度好,对于散射中心的遮挡效应及RCS闪烁均不敏感。     

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。     

空间旋转目标窄带雷达干涉式三维成像与微动特征提取

该文根据干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)中多天线干涉处理的思想,提出一种基于L型3天线模型的空间旋转目标3维成像与3维微动特征提取方法。将微多普勒效应理论与多天线干涉处理技术相结合,在时频面上通过Viterbi算法分离散射点并进行干涉处理获取目标在各时刻沿基线方向的2维投影坐标;根据目标微动特性,采用非迭代椭圆拟合方法重构出散射点的高度维信息,实现目标的真实3维成像,并在成像过程中提取目标的3维微动特征参数。仿真实验验证了所提方法的有效性与鲁棒性。     

基于多视角距离像的空间旋转目标三维重构

针对单一视角难以实现空间旋转目标三维重构的问题,提出一种利用宽带雷达多视角信息实现空间位置重构的方法。首先,对旋转目标和雷达网建模,分析得出旋转散射点微距离呈现正弦变化规律。然后,采用Viterbi-Clean 算法对回波距离像进行曲线分离,再利用广义Hough 变换提取曲线的幅值、基线和初相,实现散射点的关联。最后,根据曲线信息,利用公式求出了旋转矢量和旋转轴的方向,实现了旋转目标空间位置重构。仿真实验验证了该方法的有效性和适用性。     

基于Harris角点检测与聚类算法的空间自旋目标干涉三维成像

对空间微动目标进行干涉式成像,需要剔除微动曲线交叉位置的干涉相位值,以确保成像的准确性。针对空间自旋目标窄带雷达干涉三维成像问题,首先利用Harris角点检测与聚类算法对回波时频图像中的角点进行搜索与分类,准确找到散射点微动曲线的交叉位置,然后对交叉位置处的干涉相位信息予以剔除,再利用各散射点的干涉相位信息重构出了两基线方向上的坐标曲线,最后根据目标在空间中的圆轨迹与两基线平面内的椭圆轨迹之间的几何关系,实现对空间自旋目标的干涉三维成像。仿真结果验证了所提方法的有效性。      

基于RID序列的微动目标高分辨三维成像方法

微动是指目标或目标上某些部件沿雷达视线方向的小幅、非匀速运动。通过对微动目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)高分辨3维成像,能够获得其结构和运动信息,从而为微动目标检测、跟踪、分类与识别提供重要依据,并在空间态势感知与防空反导中发挥着重要作用。由于微动目标运动形式复杂、回波非平稳性强,现有的参数化ISAR成像方法已经不再适用。针对该问题,该文提出基于散射中心航迹矩阵分解的微动目标高分辨3维成像方法。该方法首先生成距离-瞬时多普勒(RID)像序列,利用watershed图像分割方法提取RID像的散射中心支撑域,并基于最小欧氏距离准则实现航迹关联。然后,针对散射中心航迹关联时瞬时斜距估计精度受距离分辨率影响等问题,进一步提出基于现代谱估计的散射中心航迹矩阵精估计方法。最后,通过带约束的航迹矩阵分解实现微动目标的高分辨3维成像。仿真结果表明,该文所提的成像方法能够有效实现章动等复杂微动目标的高分辨3维成像。      

基于层析投影算法的空间旋转目标窄带雷达成像

窄带雷达受发射波形的带宽限制,距离向分辨率低,通常应用于目标检测、跟踪以及运动参数的提取.对于空间旋转类目标,窄带雷达通过对目标长时间照射,利用层析投影算法,可以实现目标散射点二维分辨.这种成像方法降低了对雷达宽带的限制,在成像体制上具有优势.本文首先阐述了基于层析投影算法的窄带雷达空间目标成像机理,推导得到窄带成像算法的分辨率,给出了散射点目标的成像试验结果,从理论和实验两方面验证了特征散射点较少的空间目标窄带成像的可行性.     

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。     

基于目标场景结构化稀疏重构的三维雷达成像方法

基于成像场景散射强度稀疏表示的3维雷达成像结果对目标的外形几何细节体现较差,不利于目标识别。该文首先分析了目标在成像场景内散射强度的结构化特征,然后以散射点梯度信息进行了结构化稀疏表示,构建了基于目标散射强度梯度变化的结构化稀疏重构模型,最后通过改进的联合正交匹配追踪算法重构出目标3维图像。实验结果表明,该方法具有较好的抗噪性能和成像质量,可以更好地反映目标外形几何特征。     

Radar imaging for targets with complex rotation based on phase history decomposition

Traditional inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging algorithms can not obtain focused images when the target undergoes complex three-dimensional (3D) rotation. An imaging algorithm to obtain two dimensional (2D) images or 3D distributions of scattering centers is proposed in this paper for targets undergoing complex rotation in a small angular extent. Firstly, the phase histories of different scattering centers are extracted by signal decomposition and they are arranged into a phase history matrix. Then, the singular value decomposition is carried out for the phase matrix to reveal the rotation characters. 3D rotations and 2D rotations are identified from the singular values and these two cases are treated separately. When target undergoes 2D rotation, the focused ISAR image can be obtained by resampling the received signals according to the first column of the right singular matrix. When target undergoes 3D rotation, the distorted 3D scattering center model can be obtained directly from the first and second columns of the left singular matrix. The distortion and ambiguity for the extracted 3D scattering center model are also analyzed theoretically. Simulations and experimental results verify the effectiveness of the algorithm.     

Scattering by arbitrarily cross-sectioned layered, lossy dielectric cylinders

The scattering properties of TM or TE illuminated lossy dielectric cylinders of arbitrary cross section are analyzed by the surface integral equation techniques. The surface integral equations are formulated via Maxwell's equations, Green's theorem, and the boundary conditions. The unknown surface fields on the boundaries are then calculated by flat-pulse expansion and point matching. Once the surface fields are found, scattered field in the far-zone and radar cross section (RCS) are readily determined. RCS thus obtained for circular homogeneous dielectric cylinders and dielectric coated conducting cylinders are found to have excellent agreements with the exact eigenfunction expansion results. Extension to arbitrary cross-sectioned cylinders are also obtained for homogeneous lossy elliptical cylinders and wedge-semicircle cross-sectioned cylinders, with and without a conducting cylinder in its center. RCS dependences on frequency and conductivity as well as the matrix stability problem of this surface integral equation method are also examined.     

Scattering matrix application

The use of the scattering matrix leads to a formulation of radar reflectivity that is independent of radar polarization, target range, and target rotation about the line of sight. The resulting formulation is applied to the problem of object recognition in free space. Experimental results for right circular cones are presented.     

基于散射中心模型的目标时域回波快速仿真

为快速获取超宽带电磁脉冲激励下雷达目标在时域上的电磁响应,提出一种基于属性散射中心正向建模的方法用于目标时域回波仿真.从目标几何模型出发,利用射线追踪、分集技术对空间中所有射线进行标记与归类,分离并定量表征目标的强散射源.基于属性散射中心模型,正向确定模型参数,构建出目标属性散射中心模型,在选定的辐射源激励下进行仿真计...     

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。     

MIMO雷达三维干涉诊断成像方法

2维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)成像是目标散射机理高分辨率分析和散射诊断测量的重要手段,现有被广泛采用的技术主要包括转台ISAR和导轨SAR成像技术。相比于传统的2维成像,3维成像可以提供目标局部散射中心在空间的3维位置和散射强度信息。因此,探索新的、可工程化实现与应用的目标3维成像技术是一项极具吸引力的工作。该文提出一种基于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)阵列技术的3维干涉成像方法。首先,设计并试验了一种具有高孔径利用率和通过虚拟孔径实现干涉成像功能的MIMO阵列;其次,分析了MIMO阵列合成的两组虚拟孔径所成两幅2维雷达像的干涉相位与目标散射中心高度之间的关系,发展了MIMO雷达3维干涉成像算法;最后,通过数值仿真和原理样机实验验证了所提方法在目标散射机理分析和诊断测量应用中的可行性和有效性。