基于超宽带穿墙雷达的目标边界估计算法

基于超宽带雷达的穿墙成像技术在灾难救援和反恐作战等非侵入式探测领域有着广泛的应用前景,而这些应用领域往往需要对探测目标的高分辨成像以确定其边界形状。该文针对这一需求,提出一种基于超宽带雷达的边界成像算法从而实现墙后目标的外形估计及识别。该算法假定在近场探测条件下,利用提出的回波时延差关系曲线确定回波的入射方向,进而消除墙体影响,对墙后目标进行有效的边界估计。对具有不同边界的目标进行的仿真和实验结果表明,该算法能够有效补偿墙体影响,目标边界估计效果好,达到依据估计的目标外形实现目标初步识别的要求。     

基于折射波静校正的未知参数穿墙成像合成延迟时算法

在穿墙雷达实际应用中,墙体一般由两层不同介质构成,且各层墙体参数未知.若对墙后目标直接成像,会产生目标散焦或位置偏移.针对该问题,提出了基于折射波静校正的合成延迟时方法对墙后目标进行聚焦成像.首先读取每根接收天线回波数据确定电磁波的折射回波时刻,通过基本折射方程得到延迟时超定方程组,解此超定方程组可得电磁波在外层墙体内...     

一种适用于穿墙雷达成像的墙体补偿算法

在穿墙雷达成像领域,建筑墙体会改变电磁波的传播路径和速度,引入目标散射回波延迟误差,造成隐蔽目标成像散焦、位置偏移和多径幻象等。对此提出一种墙体补偿技术,准确计算像素点与天线之间的聚焦延时,修正目标图像位置偏移和散焦等,实现聚焦目标图像。首先,对回波数据采用后向投影成像算法,得到原始图像。其次,利用Radon变换,并结合图像连通域检测得到墙体前后表面的位置。最后,通过计算墙体前后表面距离,得到约束条件;在该条件下,假定墙体厚度和介电常数,对墙后目标进行补偿成像。Matlab仿真数据验证了该算法的有效性。     

SAR穿墙成像中墙体影响图像域补偿方法

合成孔径雷达(SAR)穿墙成像中的关键问题是对墙体影响的补偿.而墙体参数通常为未知量,获得其值后才能进行补偿.本文在定量分析了墙体对墙后目标聚焦和定位影响的基础上,提出了一种图像域墙体影响补偿方法.该方法基于传统成像算法获得的图像及其滤波结果进行墙体参数估计,具有估计精度高和计算量小的优点.仿真结果验证了本文提出的方法...     

基于子空间技术中奇异向量分析的穿墙雷达杂波抑制方法

穿墙雷达成像中,墙体反射杂波干扰严重,严重影响目标成像效果.子空间技术对回波信号矩阵进行奇异值分解后去除墙体子空间,可以有效的抑制墙体杂波干扰,在穿墙雷达成像中具有广泛的应用.该文针对子空间技术中墙体与目标子空间的划分这一难题,提出一种基于奇异向量平稳度分类的墙体子空间提取技术.该方法利用墙体回波信号的相关特征,根据奇异值分解后各个左奇异向量的平稳程度来精确划分墙体与目标子空间.实验结果表明,与现有技术相比,该方法对墙体子空间的确定更加精准有效,提高了穿墙雷达墙体杂波干扰抑制能力,改善了墙后目标的成像质量.     

一种基于时域差分的穿墙雷达BP成像算法

利用步进频连续波雷达对墙后运动的人体目标进行探测,对墙体杂波抑制和人体目标成像展开了研究.首先,利用人体目标慢速运动的特征,采用时域差分的方法抑制墙体杂波,使人体目标回波得以凸显;然后,分析了墙体折射对目标回波时延的影响,在此基础上对传统的后向投影成像算法进行了改进,使其适用于墙后区域的目标成像;最后,对该算法进行了推广,在一定程度上实现了对人体目标的跟踪.实测数据的处理结果表明,该算法能够在系统离墙12.6 m的情况下有效地消除墙体回波的影响,清晰地显现出在墙后运动的人体目标..     

基于空间特征的MIMO穿墙雷达墙杂波抑制

在穿墙成像中,墙体反射波相对于目标回波具有很强的能量,因此对目标的成像及检测造成严重干扰。传统的空域滤波方法基于单发单收阵列体制,利用墙体空间特征不变性有效地抑制墙体杂波。随着MIMO技术越来越多的应用于穿墙雷达,墙体空间特征发生变化,该方法不再适用于MIMO穿墙雷达回波。为解决这一问题,该文分析了MIMO穿墙雷达回波中墙体与目标回波的空间特征,参数化建模结果表明,墙体回波的空间特征与天线阵列的位置无关且具有对称性,而目标回波不具有该特性。根据两者的这一差异,该文提出对称消去法来消除墙体回波。仿真结果表明该方法能够有效地消除墙体杂波,且能够保留目标的全部信息。     

基于时频分析的双基地前向散射雷达侧影成像

介绍了双基地前向散射雷达侧影成像的原理,分析了该雷达回波中目标信号和杂波的时频特性,提出了利用小波分析剔除该雷达回波中杂波的方法,然后提出了利用时频分析估计目标径向运动参数的稳健的运动补偿算法,最后通过仿真证明了所提方法的有效性.     

一种新的MIMO线阵穿墙成像模型及其环境参数估计

通过估计墙体厚度及介电常数等环境参数来进行补偿成像是近年来穿墙雷达成像研究领域的热点。为解决传统穿墙成像模型中天线需要严格平行于墙体的限制,以及现有的环境参数估计算法计算效率低,稳健性较差的问题,该文建立了一种新的多发多收(MIMO)体制穿墙雷达成像模型以适应阵列与墙体位置关系未知的情况,同时根据该模型下墙体前后沿回波路径模型,提出一种仅依赖于墙体回波时延的环境参数估计算法,稳健性高并且运算复杂度低。时域有限差分(FDTD)仿真数据验证了成像模型和环境参数估计算法的有效性。     

匀加速转动目标转动参数联合估计

匀加速转动目标运动参数估计是逆合成孔径雷达(ISAR)成像中的一类常见问题。该文在给出匀加速转动目标雷达回波信号模型的基础上,推导了利用线性调频信号对匀加速转动目标雷达回波进行拟合时所得参数与目标转动速度参数之间的关系。在此基础上,进一步提出一种匀加速转动目标转动参数联合估计方法,实现了转动参数的无偏估计。仿真结果验证了该算法的有效性。     

高速运动目标斜距三次项补偿及高分辨成像

为提高信号的检测性能,需要保持较长的积累时间,这却造成严重的距离徙动。文中针对高速运动目标提出了一种新的高分辨成像算法,在运动参数未精确已知的情况下,通过对多普勒模糊数进行估计和补偿得到正确的二阶Keystone变化结果,在有效估计目标运动参数后,利用驻相原理得到含有斜距三次项的频域相位,并在二维频域进行补偿和聚焦。仿真结果表明,文中算法可以有效对高速微弱目标进行积累和补偿,实现了高分辨成像。     

基于三阶多项式傅里叶变换的SAR地面加速运动目标参数估计与成像

该文主要针对加速运动目标的参数估计及成像问题,推导了加速度目标的SAR回波频谱,分析了回波相位三次项估计和补偿对运动参数估计和SAR成像的必要性。提出一种利用Hough变换估计距离走动率和径向速度、相位补偿法校正距离徙动效应,并基于三阶多项式傅里叶变换(LPFT)对三次相位估计的新方法。利用Hough变换,在不明显增加计算量的前提下,达到加速运动目标的运动参数精确估计和精确聚焦成像的目的。最后通过仿真数据验证了该算法的有效性。     

调频步进雷达ISAR成像方法

针对调频步进雷达的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)成像问题,提出了一维距离像和ISAR成像的分步补偿方法.通过优化雷达系统参数,在保证抽取损失和伪峰幅度在容许范围内的同时最大化了一维距离像的速度补偿误差容限.一维距离像运动补偿参数通过拟合子脉冲包络对齐的平移量获得,当拟合脉冲数足够多时,估计精度在一维距离像的速度补偿误差容限以下;对目标一维距离像进行包络对齐和相位聚焦完成ISAR成像的运动补偿.最后,通过仿真分析验证了算法的可行性.     

ISAR机动目标联合高分辨成像和参数估计

在逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）成像中,目标的机动特性会引入高阶相位调制,从而增加在低信噪比下成像聚焦和定标的难度。为了解决此问题,本文提出了一种联合成像和目标参数估计的算法,能够实现良好的聚焦成像和精确的图像定标处理。考虑目标转动加加速度,建立高机动性目标信号模型。针对目标转动参数和转动中心位置未知,利用最小熵方法进行联合目标成像和转动参数估计。同时,利用估计转动参数实现图像方位定标,以提取目标二维几何特征。相比传统成像算法（如时频类方法）,本文方法能够获得全孔径成像分辨率,并且在低信噪比下取得较好的成像质量。最后,通过实验分析验证了本文算法的有效性。      

基于稀疏步进调频信号的低信噪比逆合成孔径雷达成像

针对稀疏步进调频信号对目标径向运动敏感且低信噪比(SNR)下难以聚焦成像的问题,该文提出基于遗传算法和稀疏贝叶斯学习的平动补偿与高分辨逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法.首先,针对稀疏步进调频信号建立回波模型和稀疏观测模型,通过构造参数化字典,将ISAR成像问题转换为目标运动参数估计与高分辨距离像(HRRP)合成的联合...     

ISAR imaging of target with complex motion based on novel approach for the parameters estimation of multi-component cubic phase signal

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging of target with complex motion is very important in the radar signal processing domain. In this case, the received signal can be characterized as multi-component cubic phase signal (CPS), and the high quality instantaneous ISAR images can be obtained by the parameters estimation approach. The match Fourier transform (MFT) has been proposed for the parameters estimation of linear frequency modulated (LFM) signal, and it has been used successfully in the field of ISAR imaging. In this paper, the third-order match Fourier transform (TMFT) is proposed as an extension of the traditional MFT for the parameters estimation of cubic phase signal, and the asymptotic statistical performance is analyzed theoretically with the derivation of asymptotic statistical results for the estimated parameters. Finally, the TMFT algorithm is used as a tool for the improvement of inverse synthetic aperture radar (ISAR) images quality of target with complex motion, and the results of simulated and real data validate the effectiveness of the TMFT algorithm.     

High-Resolution 3-D Imaging Algorithm With an Envelope of Modified Spheres for UWB Through-the-Wall Radars

Through-the-wall imaging techniques with ultrawideband (UWB) radars are promising candidates for non-destructive testing and reliable human detection, especially in disaster areas, where victims are buried under collapsed walls. These applications require high-resolution target imaging to identify the object shape, such as a human body. We have already proposed a high-quality 3-dimensional (3-D) imaging algorithm in the form of Envelope, that is aimed at near field sensing for non-contact measurement or target identification for robots. Envelope achieves real-time accurate 3-D imaging with group mapping from multiple observed ranges to target points, and offers a reliable image even in noisy situations. However, this method does not maintain its quality for through-the-wall imaging because an observed range shift due to wall penetration causes a serious distortion in the image. This paper presents a high-resolution 3-D imaging algorithm by modifying the original Envelope, and which gives a more accurate object shape behind a wall. Furthermore, to enhance the resolution of the estimated images, this method is combined with a direct waveform compensation method, known as spectrum offset correction. Numerical simulations and an experiment verify that our proposed method achieves high-resolution 3-D imaging for through-the-wall radar applications.