基于瞬时谱估计的ISAR距离瞬时多普勒成像算法

在假定散射点回波近似为线性调频信号,并结合逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）成像中的特殊性（如散射点越距离单元走动）的情况下,提出了基于自适应ＬＦＭ信号分量的“ＣＬＥＡＮ”技术估计回波的瞬时频率,从而得到目标高分辨率的距离瞬时多普勒图像;实验ＩＳＡＲ数据的处理结果表明,该方法是有效的     

一种利用稀疏统计特性的超分辨ISAR成像方法

为提高短孔径逆合成孔径雷达的成像分辨率,利用逆合成孔径雷达图像的稀疏统计特性,提出了一种超分辨成像算法．通过结合逆合成孔径雷达像的强稀疏性,对成像过程建立近似的统计概率分布模型．利用最大后验概率及贝叶斯估计方法,推导了稀疏控制参数的显式表达,并通过共轭梯度法优化求解图像．另外,联合恒虚警概率检测和带宽外推技术的步进式成像过程,提高了参数估计和超分辨成像算法的稳健性．     

基于光流法的目标三维散射中心重构

研究了基于逆合成孔径雷达(ISAR)图像序列的三维散射中心重构,针对干涉逆合成孔径雷达(InISAR)不能分辨同一距离和方位单元中多个散射点的问题,提出了一种基于光流分析的目标三维散射中心重构方法。通过对不同姿态下的同一运动目标进行距离-多普勒(R-D)成像,得到二维ISAR图像序列,然后对ISAR图像分别进行距离-方位向定标,通过引入计算机视觉理论中正投影的概念,并利用光流分析得到目标三维散射中心。仿真结果表明,该方法具有目标三维散射中心重构的能力,且能够得到较高质量的目标像。     

一种统计RELAX方法的ISAR成像研究

针对在传统超分辨ISAR成像中仅依靠能量判断距离单元中的散射点数目可能会引起虚假点或散射点漏检的问题,提出了一种统计RELAX超分辨ISAR成像方法,该方法充分将目标所处环境的背景噪声与杂波的统计信息用于散射点的提取中,按照期望的虚警率设置检测门限,对所有的距离单元的回波信号进行高斯性检测, 确定存在散射点的距离单元, 最后利用统计RELAX超分辨技术进行散射点的提取并最终成像．实测数据的处理结果验证了该方法的虚假点远少于传统方法, 并且可充分表现目标的几何细节特征．     

一种高分辨的稀疏孔径ISAR成像方法

逆合成孔径雷达回波缺失程度较大时,传统的线性插值方法会带来较大的误差．针对这一情况,提出了一种基于压缩感知的稀疏孔径高分辨成像算法．通过构造一组时域稀疏的基空间和线性测量矩阵,结合范数1稀疏约束,利用凸优化进行基匹配搜索,直接提取目标的散射特性及多普勒频率信息,最终得到距离多普勒像．该方法无需对稀疏孔径进行插值,并且成像结果不存在旁瓣,对目标分辨特性较好．点目标模型仿真和实测数据处理的结果验证了该算法的有效性和优越性．     

多角度合成孔径雷达成像技术研究进展

多角度合成孔径雷达成像探测技术,可有效解决传统单角度合成孔径雷达成像中存在的目标遮挡和叠掩问题。从多角度合成孔径雷达成像理论、成像算法和技术应用现状3个方面,详细介绍了多角度合成孔径雷达成像技术的国内外发展现状,总结分析了多角度合成孔径雷达成像目标散射特性建模、观测角度间距优化、发射波形设计、成像算法等关键技术,最后展望了其在成像处理和实际应用两方面的发展趋势。     

超分辨在单脉冲雷达三维成像中的应用

超分辨方法基于信号和噪声的参数化模型,在阵列和统计信号处理中具有重要的意义,在高信噪比的情况下具有比傅里叶变换更高的分辨率．单脉冲成像要求对散射点的幅度相位有较精确的估计,文中利用超分辨算法对散射点的幅度相位进行估计,进而对目标三维成像,成像效果比基于傅里叶变换的方法要好．     

一种适用于低信噪比短CPI的ISAR横向定标算法

针对低信噪比短相干处理时间(CPI)的逆合成孔径雷达(ISAR)成像及应用,提出一种有效的ISAR横向定标算法．基于ISAR图像的稀疏特征,该方法首先利用加权压缩感知实现超分辨成像,有效地抑制噪声并保证强散射点的恢复精度．然后,根据二维傅里叶变换及极坐标变换的特性,利用极坐标图像间的相关性对转动角速度进行初估计．最后,利用加权压缩感知对相关函数峰值位置进行精确估计,提高了估计精度和效率,从而实现ISAR图像的横向定标．通过仿真和实测数据处理验证了该方法的可行性和有效性．     

一种新的非相干积累算法

针对宽带高分辨雷达体制下的未知速度运动目标检测问题,基于高分辨一维距离像提出一种新的非相干积累算法．首先利用改进的双向维特比算法估计目标速度及强散射点位置,提高了低信噪比下的估计精度,然后在强散射点周围选取待检测单元进行非相干积累,进一步提升了检测性能．两类飞机实测数据的多个实验结果表明,当目标发生距离走动的情况下,该算法性能相对传统的非相干积累算法有明显的提高．     

弹头目标的ISAR回波特性分析

针对弹道导弹目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题,对沿轨道高速运动并同时伴有自旋的弹头ISAR回波特性进行了分析.首先建立了弹头目标的运动模型和ISAR回波模型,将弹头的自旋矢量沿雷达视线方向和垂直于雷达视线方向进行分解,然后分别分析了弹头目标的轨道运动和自旋对回波信号的影响,最后进行了仿真分析.理论分析和仿真结果表明:弹头目标沿轨道的高速运动会使目标散射点产生严重的越距离单元徙动,而弹头的自旋会使目标散射点产生严重的越多普勒单元徙动,并使回波多普勒谱展宽,因而这两者都必须进行补偿.     

Two dimension migration compensation method for W-band ISAR imaging

The problem of migration through the resolution cell (MTRC) in the W-band Inverse Synthetic Aperture radar (ISAR) imaging system is serious. Therefore, a novel two dimensional compensation method is proposed in this paper. Firstly, the cause of migration in ISAR imaging is analyzed. Then, the Keystone transform is used to compensate the MTRC in the range direction. After that, the minimum entropy algorithm is used to estimate the average rotate speed of the target and the rotate speed is used to compensate the cross range direction MTRC of a uniformly rotating target by using the phase correcting method. Finally, the sub-aperture imaging algorithm is used to reduce the cross range MTRC in imaging the maneuvering target. Simulation results show that a high resolution result is achieved and the effectiveness of the two dimensional compensation method is verified.     

逆合成孔径雷达成象及运动补偿技术

本文讨论了逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）中的成象和运动补偿技术，介绍了笔者在逆合成孔径雷达方面所做的工作，并给出了一些ＩＳＡＲ成象的实验结果。     

相对运动多目标的逆合成孔径雷达成像

由于非合作的机动多目标相对于雷达射线的姿态是时变的,而且目标间可能存在相对运动,给逆合成孔径雷达(ISAR)成像造成较大的困难。当多目标间存在相对运动时,直接利用常规补偿方法通常得不到满意的结果。该文建立了目标相对运动的模型,分析了相对运动对成像的影响,提出了一种新的相对运动补偿算法。该算法对存在相对运动的目标在距离上利用Keystone变换进行分离,提取相对运动目标的回波,分别利用Autoclean算法进行运动补偿。模拟和实测数据的成像结果表明,该算法是可行的。     

一种新的基于稀疏贝叶斯学习的ISAR成像方法

将BP(基寻踪)算法和FOCUSS(Focal underdetermined systemsolver)算法用于ISAR成像中,由于它们具有一些缺点,在实际应用中受到很大的限制.但是SBL(稀疏贝叶斯)方法可以克服这些缺点.本文首次提出可以将SBL代替BP和FOCUSS用于ISAR成像中.真实ISAR数据的成像结果表明SBL是一种比BP和FOCUSS更有效,更有潜力的成像方法.     

ISAR imaging algorithm for targets with the complex motion based on the high-order ambiguity function-Lv's distribution

In ISAR imaging for targets with the complex motion, since the azimuth high order phase terms caused by the time-varying rotation vector will deteriorate the azimuth focusing quality, the traditional RD algorithm and LFM model are not appropriate. Thereby, in the case when the received signal can be modeled as cubic phase signals (CPSs), this paper proposes an ISAR imaging algorithm based on HAF-LVD (high-order ambiguity function-Lv's distribution). First, this algorithm defines a novel double lag parametric instantaneous autocorrelation function, and then applies the scaling operator to remove the coupling and utilizes FFT to achieve the energy accumulation. Finally, the non-searching estimation of the moving parameter and the ISAR images for targets are accomplished by the obtained HAF-LVD. Because of the introduction of the scaling factor, this algorithm can flexibly deal with more changeful and hostile ISAR environment without loss of the anti-noise performance and computational efficiency. Simulation results validate the effectiveness of the ISAR imaging approach.     

逆合成孔径雷达的干扰仿真

从逆合成孔径雷达运动补偿的角度对ISAR成像的干扰机理进行了理论分析,并进行了基于ISAR回波真实数据的仿真实验。理论分析和仿真结果表明,只要施加的干扰信号使得运动补偿过程中相邻距离像复包络的相关函数最大值出现误判,就会有效地使ISAR成像失真。然后,将ISAR与普通脉压雷达、SAR的抗压制干扰能力进行了对比,结果表明由于ISAR成像必须经过运动补偿处理,其抗压制干扰能力相对较差。     

Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging of Multi-Targets Based on Image Processing Technique

基于图像处理技术的ISAR多目标成像

王勇，冯帅，张庆祥

(哈尔滨工业大学 电子与信息工程学院，哈尔滨 150001)

创新点说明：

提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法，创新点如下：

1. 首先应用图像域的一系列处理将稀疏的多目标ISAR图像变为边缘清晰、相互无交叠的多目标轮廓像，进而应用图像域的滤波器实现目标的分离提取，针对分离出的单目标进行精确的聚焦成像。

2. 所用方法解决了速度相近的多目标ISAR成像问题，可有效解决方位向或距离像不可分割目标的分离问题。并在实测数据验证中表现出良好性能。

研究目的：

为解决速度相近的多目标在ISAR成像中难以精确聚焦与有效分割，提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法。该算法具有一定鲁棒性与自适应性，可对距离相距较近、平动速度相似、三维摆动不同的多目标进行有效分割与再聚焦成像。

研究方法：

1. 对多目标回波数据进行距离压缩，应用积累互相关法及恒定相位差消除法进行整体的初步运动补偿，之后应用RD算法得到多目标的粗成像结果。

2. 对粗成像结果依次进行全局噪声抑制、自适应图像截取、条纹干扰及斑痕噪声抑制、图像空洞填充、几何聚类分割，得到目标各自的轮廓。之后应用该轮廓在复图像域实现目标的分割与提取。

3. 将提取到的目标数据反变换至数据域，重新进行单目标的运动补偿，之后应用RD算法及RID算法（PGCPF）得到不同目标各自的清晰成像结果。

结果：

1. 针对多个相似速度目标（四个舰船目标具有相似的平移运动和不同的三维摆动）进行仿真实验，目标完整分离且成像清晰，说明本文所提出算法的有效性。

2. 应用一段实测双船数据对算法性能做出验证，结果显示分离效果较好，成像较为清晰，说明本文所提出算法具备处理实际场景数据的能力。

结论：

当雷达回波内出现多个目标回波时，由于目标的运动状态差异，导致传统的运动补偿方法无法同时将目标的运动精确补偿，造成成像质量偏低。本文提出一种基于图像域分割处理的多舰船目标ISAR成像算法。该算法经过仿真及实测数据的验证，具备一定的鲁棒性及自适应性。

关键词：图像分割，多目标，ISAR

     

MIMO雷达三维成像方法研究

针对传统逆合成孔径雷达（ISAR）成像技术中存在的运动补偿难题,通过使用确定性阵列和单次快拍空间并行采样取代传统ISAR中非确定性阵列和长时间多脉冲采样,给出了一种基于多输入多输出雷达的双线阵宽带信号高分辨三维成像方法.由于采用了正交编码波形,使得距离维和方位维成像可独立进行,同时采用的垂直双线阵模式实际等效完成了平面阵列的采样功能,大大减少了阵元个数.仿真实验证实了该算法的有效性.     

ISAR Imaging and Cross-Range Scaling Based on Image Rotation Correlation

With the rapid advancement of technology, not only do we need to acquire a clear inverse synthetic aperture radar (ISAR) image, but also the real size of the target on the imaging plane, so it’s particularly important for the ISAR to rescale the images. That is, the ISAR image which is in the range-Doppler domain is converted into the range-azimuth domain. Actually, the key point to solving the problem is to estimate the rotation parameters. In this paper, a new scheme to rescale the images is proposed. For the sake of solving the problem of two-dimensional image blur and target high-speed, the instantaneous range instantaneous Doppler (IRID) method is used to obtain ISAR images, and the rotation parameters are estimated by comparing the rotation correlation of the two images. Using this method, the error of the estimated rotation parameters is greatly reduced, so that the target can be rescaled accurately. The simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithm.