基于空间谱域填充的MIMO雷达成像研究

 雷达成像需要获得目标空间谱域一定范围和密度的采样以重建目标图像,目标空间谱域的填充方式与雷达成像的质量有直接关系.论文首先阐述了MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达收发信号模型的空间卷积效应,基于电磁逆散射原理,推导出一种MIMO雷达成像方法,详细论述了成像性能与空间谱域填充的关系.讨论了收/发阵列配置对空间谱域填充的影响,得到阵列排布的基本准则,最后对成像算法的有效性和理论分析结果进行仿真验证.     

发射分集MIMO雷达融合成像处理方法

发射分集MIMO雷达具有潜在的高分辨成像能力,但成像时存在高旁瓣问题。为分析它的成像性能,该文首先建立了发射分集MIMO雷达的成像模型。通过空间频谱的支撑区分布,阐明了分集成像的高分辨性能,并着重分析了其旁瓣特性。基于谱外推的思想,提出了一种发射分集MIMO雷达融合成像处理方法,该方法能够实现MIMO雷达高分辨成像同时具有良好的旁瓣性能。仿真实验验证了该文所提方法的有效性。     

二维匹配滤波实现多角度SAR成像

 多角度SAR图像能够更全面描述目标不同角度下的特征信息,对目标识别具有重要意义.实现多角度SAR成像需要解决两个问题,一是在多角度测量模式下,传统成像算法的远场条件不能满足,成像散焦严重;二是空间采样不连续使得基于傅里叶变换的成像算法产生很高的旁瓣.本文利用二维匹配滤波函数的聚焦功能实现多角度SAR成像.通过调整成像参考点位置构造二维匹配函数,然后将测量数据用匹配函数进行滤波.与传统SAR成像算法相比,本文提出的多角度SAR成像算法突破了空间采样必须均匀和连续的束缚,更具有普适性.实验结果表明本文算法不仅能够实现多角度SAR成像,提高成像分辨率,而且多角度SAR图像能够描述目标散射特征的空间变化.     

一种基于时频分析的自适应积累成像算法

为改善基于时频分析的逆合成孔径雷达（ISAR）瞬时成像算法的性能，提出了一种基于时频分析的ISAR积累成像算法．该算法利用回波相关系数门限自适应调整积累范围，并结合图像熵法对积累范围内由时频分析得到的距离-瞬时多普勒像进行叠加成像．该算法可适用于机动目标和平稳目标的ISAR成像，其成像清晰度优于传统距离-多普勒算法．     

MIMO雷达成像外场实验研究

以MIMO雷达的成像性能为研究对象,本文首先探讨了MIMO雷达的成像原理,论证了MIMO雷达的高分辨成像能力.而后构建了MIMO雷达成像实验系统,利用波束形成聚焦成像的方法对外场实验数据进行了处理,初步验证了MIMO雷达优良的成像性能.最后的成像结果表明:MIMO雷达的方位分辨率较同等接收阵列的实孔径方式提高约158%,同时旁瓣电平比实孔径方式降低约3dB.     

一种基于MIMO技术的ISAR成像方法

传统的ISAR成像模型要求目标在积累期间近似做平稳运动,但由于其积累时间较长,目标飞行速度和姿态的变化将对成像效果造成很大的影响.本文将MIMO技术与ISAR成像相结合,提出了一种MIMO-ISAR成像方法,它采用一种特殊设计的M发N收线性阵列,发射一组M个同频带时域正交PCM信号,在接收端通过匹配滤波完成信号分选也即实现了距离压缩,然后基于PCA原理,以最小熵准则对目标水平速度分量进行估计后将整个积累期间的回波数据进行重新排列和插值,最后进行方位多普勒分辨成像并做MTRC校正.从理论推导及仿真实验结果来看,该方法在达到同样方位分辨率的前提下其积累时间最少时只有传统ISAR的 1 MN ,这极大的缩短了积累时间,从而使大部分飞行目标均能满足在积累期间近似做匀速直线运动的条件,扩展了ISAR成像的适用范围,提高了成像效果.     

一种M~2发N~2收MIMO雷达平面阵列及其三维成像方法

具有二维合成孔径的宽带雷达阵列可实现对飞行目标的单次快拍实时三维成像,然而,这需要超乎实际的天线阵元,且当发射信号频率很高时,天线阵元间隔难以满足空间采样定律,造成方位分辨率的下降.本文提出了一种M2发N2收的MIMO雷达平面阵列,它可通过MIMO技术等效成具有(MN)2个阵元的均匀矩形阵列,实现对空中目标的实时三维成像.该MIMO雷达阵列还与ISAR技术相结合,利用ISAR的时间采样来替代实际阵元的空间采样,进一步减少实际天线阵元个数,同时也能增加采样密度,使采样间隔满足采样定律.本文基于该MIMO雷达阵列的实时三维成像模型和MIMO-ISAR三维成像模型均进行了推导和论证,仿真实验也验证了其有效性.     

直接用调频函数设计NLFM信号的构想

针对非线性调频（NLFM）信号的脉压性能问题，对6种用驻留相位法设计的NLFM信号的脉压性能进行了分析，给出了相应的时频曲线和脉压处理结果，通过仿真验证，归纳出直接用调频函数设计NLFM信号的一般规律，提出了调频函数法设计NLFM信号的构想．     

MIMO雷达等效相位中心误差分析

为便于MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 雷达在接收端相干处理多通道回波数据,该文首先基于相位中心近似来简化MIMO雷达信号模型。以产生等效相位中心误差为代价,将MIMO雷达的多收发阵列结构转化成为收发同置的单站形式。通过分析等效相位中心与收发阵元之间的几何关系,解析描述了等效相位中心误差。而后对等效相位中心误差进行了理论分析,推导出一些与误差校正有关的基本性质。针对收发阵元间距的不同取值范围,设计了相应的等效相位中心误差校正表示式。最后利用数值仿真实验完成了等效相位中心误差分析有效性的定量评估。     

用于线阵三维SAR成像的二维快速ESPRIT算法

线阵3维SAR系统可实现对地面场景的3维成像,是近年来研究的热点。但受载机平台和硬件条件的限制,其切航迹向和沿航迹向的分辨率难以提高。为了改善2维分辨率,该文提出了一种用于线阵3维SAR成像的2维快速ESPRIT算法,首先结合盖式圆方法和ESPRIT算法估计出点目标在切航迹向和沿航迹向位置,并通过该文改进的基于区域生长的2维位置配对方法替代最小二乘法快速求得目标散射系数,实现线阵2维SAR切航迹向和沿航迹向超分辨成像。该算法具有分辨精度高、运算速度快、实时性能好等优点。仿真实验证明了其有效性。