机载视频合成孔径雷达成像技术研究

机载视频合成孔径雷达(ViSAR)工作在太赫兹波段,具有5 Hz以上的无孔径交叠成像帧率。其采用一发四收系统架构,具备合成孔径雷达(SAR)成像、地面动目标检测(GMTI)和干涉合成孔径雷达(InSAR)测高等功能,兼具光学传感器成像速度快以及微波雷达环境与气候适应性好等优势。论文介绍了机载视频合成孔径雷达研究进展,实验表明,其成像分辨率优于0.2 m,合成孔径时间可缩短至0.2 s。利用阴影信息可以对运动目标(如卡车等)进行检测,结合传统的GMTI与InSAR技术,实现对复杂运动目标的成像、跟踪和定位。     

基于卷积神经网络迁移学习的飞机目标识别

飞机目标识别是地面情报系统的一项重要关键技术。近年来火热的深度学习方法,如卷积神经网络,展现出对于图像识别任务的优越性能。但是,训练卷积神经网络需要大量的带标签样本以估计规模庞大的模型参数,因而限制了其在雷达目标识别领域中的应用。针对飞机目标识别中的小样本问题,文中引入适用于有限数据场景的迁移学习技术,预先在其他大样本高分辨距离像数据上训练一个初始卷积神经网络模型,再结合当前飞机目标识别任务调优模型参数。在实测数据上的实验结果显示,与仅使用卷积神经网络的方法相比,所提方法可显著提升识别准确率,验证了方法的有效性。     

对数变换在高分辨距离像目标识别中的应用

在基于高分辨距离像的雷达目标识别中,幂变换是一种常用的非线性预处理方法,对提高识别率有一定的作用。但幂变换对高分辨距离像目标识别的性能提升受信噪比情况影响较大,且幂变换指数的选取对识别结果影响明显,甚至有不利影响。文中针对幂变换存在的问题,提出用对数变换对高分辨距离像进行预处理。比较分析了对数变换与幂变换的作用机理的异同点,并重点分析了对数变换对高分辨距离像类内和类间相关系数的影响。研究表明:对数变换相较于幂变换更适于对高分辨距离像进行预处理,且实测数据的实验结果表明对数变换比幂变换能更有效地提高识别率。     

基于压缩感知的稀疏采样数据大转角ISAR 成像研究

针对方位向稀疏采样条件下,大带宽大转角逆合成孔径雷达(ISAR)高分辨成像时,一维距离像中目标散射点的距离徙动问题,提出了基于贝叶斯压缩感知的稀疏ISAR 成像方法。对于方位向稀疏采样数据,该方法在包络对齐和相位补偿后,通过傅里叶变换将数据变换到距离频率域,对每一距离单元数据,根据方位向稀疏采样的位置构造相应的Keystone基矩阵,利用贝叶斯压缩感知算法重建目标在各距离频域单元的多普勒域系数,最后,通过距离向逆傅里叶变换和方位向自聚焦完成ISAR 成像。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于高分辨距离像的空中目标长度提取方法

雷达采用宽频带信号后,从目标接收到的不再是“点冶回波,而是沿距离分布开的高分辨距离像。目标高分辨距离像包含一定的目标信息,如目标的长度、几何结构等,为雷达目标识别提供了较好的基础。基于长度是代表目标固有的特征信息之一,文中提出一种基于高分辨距离像的飞机目标长度提取方法,并经外场实验验证了该方法的有效性     

基于机器学习支持向量机的海面目标航迹起始算法研究及应用

海面目标跟踪过程受到强海杂波干扰、回波信号时变非平稳、点迹丢失和目标机动等影响,导致传统方法的航迹起始效果较差,出现混批、起始失败和误跟踪等严重后果。针对上述问题,提出了一种基于机器学习支持向量机的海面目标航迹起始算法,采用支持向量机作为分类器,通过样本训练实现对真实目标与虚假目标的分类,将航迹起始问题转化为真假目标的区分和鉴别问题。文中方法利用机器学习的数据驱动策略选择分界面方案代替传统技术中利用先验知识来人工选择门限分界,可以显著减少对先验信息的依赖;同时,门限具有自适应调整的能力,可大大提高算法的自适应性和鲁棒性。最后,利用雷达实测数据对算法的有效性进行了验证。     

用于HRRP超分辨处理的RELAX算法性能分析

针对现有文献中未出现关于RELAX算法超分辨性能的定量讨论或关于RELAX应用的边界条件分析,导致RELAX算法的实际应用十分困难这一问题,在详细分析RELAX算法的超分辨原理的基础上,通过仿真给出了一些关于RELAX实际应用的边界条件及结论,可用于指导RELAX算法在实际散射中心估计中的应用：RELAX超分辨处理对估计散射点个数不敏感;当FFT点数约为要达到真实分辨力所需FFT点数的2倍时,RELAX超分辨处理的重构精确度可满足要求;在保证一定的重构精确度的前提下,RELAX超分辨处理的分辨力最高可以达到实际分辨力的2倍。本文仿真条件下,当RSN=10 dB时,RELAX超分辨处理在一定误差容忍范围内基本可用。     

基于杂波特征评估的雷达目标点迹过滤方法

雷达在目标检测和跟踪时常面临地杂波、海杂波、气象杂波等复杂强杂波的干扰,而雷达回波信号经过传统的动目标显示(MTI)和恒虚警(CFAR)检测处理后的剩余杂波,在距离-时间(脉冲)上的二维分布与目标非常相似,无法区分。对此,提出一种基于杂波综合特征评估的雷达目标点迹过滤方法,综合考虑目标与杂波在幅度起伏、距离/俯仰/方位相关性、相位变化等多维特征的不同,利用综合特征因子评估区分目标和杂波。最后,利用雷达实测数据对所提方法进行验证。结果表明,杂波有效抑制率较传统方法有显著提升。     

220 GHz太赫兹合成孔径雷达

针对复杂战场环境实时侦察的需求,介绍了一种220 GHz太赫兹合成孔径雷达(SAR),重点研究了雷达系统设计、宽带信号补偿和SAR成像实验。雷达信号采用线性调频连续波模式,中心频率为216 GHz,带宽为4.8 GHz,采用去斜处理体制,完成了宽带一维距离像实验和SAR成像实验。实验结果表明雷达成像分辨力达到了3 cm。