低频超宽带步进频率收发系统的设计与实现

收发系统的设计与实现是低频超宽带步进频率地表穿透雷达系统的关键技术之一。文中面向低空探地应用,着重讨论了超宽带脉冲步进频率雷达收发系统的参数设计、并行分时信号源的设计实现、收发系统射频凹口的设置和修复等几个问题。闭环一维距离像拼接结果表明,该收发系统具有体积小、重量轻、性能良好的特点,适合低空无人机载平台使用,为后续高分辨大范围SAR成像及浅埋目标探测等信号处理研究打下了良好的基础。     

一种新的多频段雷达信号相干算法

多频段雷达信号融合成像技术是提高目标距离像分辨率的一种有效方法.相干处理是多频段融合成像的前提和关键.本文分析了用不同雷达测得的动目标频率响应间的非相干量.针对传统相干方法所需的频谱外推所带来的低信噪比下相干精度差、计算量较大的缺陷,本文提出利用不同频段强散射中心极点信息的差异来估计非相干量,并对算法的处理流程和实际应用中可能遇到的几个问题进行了细致分析.计算机仿真实验和实测数据处理结果表明所提方法有效地改善了估计效果并降低了运算量.     

圆迹合成孔径雷达成像分辨率分析

研究提高雷达成像的分辨率,圆迹合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)是一种特殊的曲线合成孔径雷达,能通过机载平台的圆迹巡航方式,对其中心的一片区域实现超高分辨率成像,并且具备一定的三维成像能力.针对新型的合成孔径形式,目前还缺乏一个统一的解析式来描述高度分辨率特性,给系统设计和论证带来不便.为解决上述问题,引入“归一化的模糊函数”,从一般的宽带信号模型人手,结合计算机的高速计算能力,对CSAR系统全空间分辨率进行了分析试验,得出了分辨率和飞行高度、系统带宽、系统载频以及目标位置之间的关系,结果有助于CSAR系统提高图像分辨率.     

一种改进的MIMO生物雷达人体目标检测跟踪联合自适应算法

与传统生物雷达相比,MIMO雷达能获取人体目标的方位向信息,具有明显优势。为了降低人体目标运动以及近场环境杂波带来的干扰,提出了一种改进的MIMO生物雷达人体目标检测跟踪联合自适应算法。首先引入图像形态学的方法对雷达成像结果进行杂波预处理,其次采用改进的自适应门限方法进行目标检测,最后采用航迹关联方法得到目标运动的准确轨迹,并依据目标位置反馈调整检测门限,从而实现人体目标的动态检测跟踪。实测数据表明,该方法能有效滤除杂波干扰,且具备良好的跟踪连续性。      

基于方位散射熵的旋转体目标增强成像

增强成像方法将待检测目标的先验知识引入到成像过程中对其进行增强,有助于提高图像的直观性和改善后续检测效果.旋转体目标具有散射特性的方位不变性,而大多数人造和自然杂波不具备该特点,因此可利用方位散射不变性对旋转体目标进行增强成像.该文首先提出了方位散射熵的概念以度量目标不同方位向散射特性的一致性,在此基础上提出了基于方位散射熵的旋转体目标增强成像算法,最后针对实际机载 SAR 应用中存在的位置和姿态误差给出了结合运动误差补偿的方位散射熵的计算方法.实测数据结果证明了该文所提方法的有效性和实用性.     

基于照度的SAR图像均衡算法研究

受气流和飞行稳定性等的影响,轻小型无人机常常存在剧烈的位置和姿态抖动.姿态抖动能够导致机载合成孔径雷达(SAR)系统对地面的照射能量不均匀,引起图像增益不均衡.为剔除成像模型对图像增益分布的影响,还原目标散射特征,该文提出“照度”的概念以表征单位面积上雷达的照射能量,同时给出了照度的计算公式并推导得到成像幅度可视为目标散射强度与照度的乘积.针对传统图像均衡方法将照度和目标散射强度混淆,使得均衡结果无法反映真实目标散射特征的问题,提出一种新的基于照度的图像均衡方法.该方法在后向投影(BP)累加过程中计算成像区域中各像素点的照度,依据照度对成像结果进行加权处理.仿真和实测数据处理结果表明,该方法能够有效抑制载机位置和姿态误差引起的图像增益不均衡现象,准确还原图像真实散射强度信息.     

旋翼无人机载SAR杠杆臂误差补偿算法

研究旋翼无人机作为合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的移动平台,为了提高机动灵活性,但是同样也会带来剧烈的飞行扰动.通常借助于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)实时获取雷达位置是常用的机载SAR运动补偿方法,但是GPS天线和雷达天线的安装位置在空间上并不重合,而二者之间的空间位置差被称为杠杆臂,杠杆臂的存在使得GPS测量结果并不能真实表征雷达天线位置,直接使用GPS测量结果将使得运动补偿出现偏差.提出的杠杆臂补偿方法,能够根据GPS测量结果实时解算雷达天线位置,从而使用更为准确的雷达运动参数补偿误差,获取高精度高质量的SAR图像.从旋翼无人机运动模型入手,分析了杠杆臂误差对成像的影响,并给出了依据GPs和姿态数据演算的雷达天线位置.最后,在仿真的基础上引入了实测的旋翼无人机的运动数据,验证了改迸算法的有效性.