三阶多项式相位信号参数估计

三阶多项式相位信号常用于描述复杂运动目标的雷达回波,但其未知参数多,参数估计实现起来比较困难。针对此问题,本文提出了一种分两步的三阶多项式相位信号参数估计方法:首先利用Radon变换提取三阶多项式相位信号在三次相位变换后对应的直线,从而得到相位参数的初始值估计;然后将初始值代入最大似然估计函数并利用单纯形法对其进行优化得到精确估计结果。给出了单分量和多分量情况下的参数估计流程。仿真结果表明,本文算法估计性能达到CRB界,且起始工作信噪比门限低。      

基于共轭噪声组的宽带噪声雷达机动目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是在处理机动目标时这种方法需要在距离、速度及加速度3维搜索而导致运算量巨大,为此该文提出一种基于共轭噪声组的机动目标参数估计算法。该算法首先根据回波伸缩效应预设多路通道,每路通道截取固定长度的噪声组内信号进行混频,然后利用分数阶傅里叶变换(FrFT)估计混频信号的多普勒相位,根据相位信息构造补偿函数,并对补偿后的噪声组信号利用频域尺度相关(FSC)算法估计回波的时延,最后联立多普勒相位及时延信息获取目标的距离、速度和加速度。该算法避免了目标参数3维搜索的过程,无需时域重构回波信号,较宽带互模糊函数方法极大地降低了运算量,整个算法都可通过快速傅里叶变换(FFT)实现,便于系统实时处理。仿真结果验证了该算法的有效性及优势。     

L波段雷达电离层高速运动目标ISAR成像补偿方法

目标高速运动和电离层效应都会对低频段宽带线性调频雷达信号的相位产生调制现象,进而降低逆合成孔径雷达(ISAR)成像分辨率。为得到清晰的目标ISAR图像,需有效消除这两者对目标回波的影响。该文首先建立电离层高速运动目标回波的信号模型,再根据目标回波为高阶多项式相位信号的特点,提出基于离散多项式变换的高阶相位估计算法,利用高阶相位估计值进行回波信号相位调制分量补偿,实现ISAR成像的自聚焦。仿真实验表明,该算法可以准确估计回波信号高阶相位参数,提高ISAR成像质量。     

利用压缩感知实现随机变频雷达散射中心估计

随机变频信号体制不仅可以降低系统瞬时带宽和数据采样率,还具有很强的抗干扰能力,然而,信号频率的随机变化导致现有目标散射中心估计方法失效。推导了随机变频信号的回波模型,在分析回波稀疏特性的基础上,提出了一种基于压缩感知的散射中心模型参数估计方法,将参数估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏信号重构问题,并分析了感知矩阵对稀疏信号的重构性能。实验结果表明,所提方法能够在降低数据采样率的情况下对目标散射中心参数进行有效估计。     

基于RPRG+ICCD与RANSAC的多分量多项式相位信号参数估计

多分量多项式相位信号的检测和参数估计是多项式相位信号处理的一大难点。时频分析方法能够通过时频分布表征多项式相位信号的瞬时频率,通过对提取的瞬时频率进行多项式拟合得到其系数,经过简单的变换即可获得多项式相位信号的参数。文中利用RPRG+ICCD分离多分量多项式相位信号得到各个分量的瞬时频率,再使用RANSAC进行多项式拟合,最终实现了多项式相位信号的参数估计。实验结果表明,文中提出的方法能够实现在时频域部分重叠的多分量多项式相位信号的分离和参数估计。     

一种低信噪比下稳健的ISAR平动补偿方法

远距离小目标/隐身目标逆合成孔径雷达成像在目标检测系统中具有重要作用,然而由于回波信号存在信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）低等问题,使得传统基于距离包络对齐的平动补偿方法失效;导致后续初相校正和方位聚焦处理性能急剧下降.针对该问题,本文提出一种低信噪比下参数化平动补偿方法.首先,将回波信号建模为多成分的多项式相位信号,并通过挖掘运动目标上所有散射体具有相同的平动历程这一先验信息,利用相位差分（Phase Differencing,PD）和Keystone变换将目标上所有散射体能量聚集到同一距离单元.然后,通过相干积累三次相位函数将该距离单元内的所有散射体能量集中到一个强点,进而估计出目标平动参数实现低SNR下平动补偿.最后,理论分析和实测数据实验验证了该方法的有效性.     

基于多尺度线调频基信号稀疏分解的 信号分离和瞬时频率估计

提出了一种基于多尺度线调频基信号稀疏分解的多分量多项式相位信号分离和瞬时频率估计方法.该方法采用多尺度的线调频基函数对多分量多项式相位信号进行投影分解,通过从不同的时间支撑区内投影系数最大的基函数中寻找出使分解信号能量最大的基元函数组合,逐次获得信号包含的能量最大的多项式相位信号分量,从而实现多分量多项式相位信号的分离,而从基元函数连接形成的频率曲线则可获得多项式相位信号分量瞬时频率的估计.仿真信号分析表明,本文方法能在信噪比较低情况下有效分离多分量多项式相位信号中包含的多项式相位信号分量,准确地估计其瞬时频率.     

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。     

稀疏重构下的非线性调频信号参数估计算法

非线性调频信号广泛应用于雷达声纳领域，其具有多阶多项式相位、未知参数多的特点，给参数估计带来困难。针对此问题，本文提出一种稀疏重构下的非线性调频信号参数估计算法。该方法利用Gabor原子良好时频特性，以 范数稀疏正则最小二乘模型为目标函数，并推导了问题的二阶锥规划（SOCP）形式，最终通过求解的Gabor原子进行参数估计。算法分析信号的时频特征，完成信号的分解重构，适应于各类调频信号。仿真实验证明，本文算法对调频信号二阶与一阶相位参数估计精度都贴近CRB，而对二阶参数的估计较二次相位差分算法更适应较低信噪比。      

基于压缩感知的二维GTD模型参数估计方法

几何绕射理论(Geometrical Theory of Diffraction,GTD)模型能够精确描述高频区雷达目标的电磁散射机理.该文在分析雷达回波稀疏特性的基础上,将参数估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏信号重构问题,据此提出了一种基于压缩感知的2维GTD模型参数估计方法.该方法首先利用2维傅里叶变换成像确定目标散射中心的支撑区域,然后在支撑区域内对散射中心的GTD参数进行估计,最后利用聚类方法和最小二乘方法对估计结果进行修正.仿真和暗室测量数据实验结果表明,与现有方法相比,所提方法能有效改善模型参数的估计性能,且对提高散射中心类型参数的估计精度更为明显.     

独立属性散射中心参数降耦合估计方法

属性散射中心模型是基于几何绕射(GTD)模型完善得到,其模型参数具有频率和方位依赖特性,相比点散射模型对目标特征描述更为准确。但属性散射中心模型中也引入了参数维数增加的问题,模型参数估计相对困难。针对属性散射中心模型的参数估计,该文对图像分割后获得的独立散射中心进行研究,提出一种将部分参数降耦合的参数估计算法。通过建立合理的代价函数进行参数估计。相对传统参数估计方法,该方法无需获取准确的参数的初始值,从而在复杂性和时效性上有很大的改进。最后,基于仿真数据的实验论证了该文方法的有效性。     

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。     

利用改进频域补偿和分数阶Fourier变换的多帧相参TBD方法

天基雷达接收空间高速机动目标的多帧回波数据,本文提出一种利用改进频域补偿和分数阶Fourier变换的多帧相参TBD方法用于目标参数估计。该方法利用改进的频域补偿方法将各数据帧中出现距离徙动的目标回波信号校正到一个距离单元中,然后在补偿由于不同数据帧带来的固有相位差基础上对一个距离单元内数据做分数阶Fourier变换而用于目标参数估计。该方法充分利用多帧回波数据间的相位信息,避免了常规检测前跟踪方法由于帧间非相参积累所导致的能量积累损失问题,在低信噪比的情况下能够获得较高的参数估计性能。仿真结果证明了所提方法的有效性。      

基于多散射中心对齐的距离像抽取方法

分析了频率步进雷达照射下,运动目标多个散射中心在中分辨-高分辨二维平面上的分布特性,并提出了基于多散射中心对齐的一维距离像抽取方法.该方法用通过频域线性相位乘因子实现中分辨维的精确移位和多散射中心对齐,在移位后的中分辨-高分辨平面通过抽取若干条等距的平行线得到目标的一维距离像.该方法物理意义清晰,抽取的距离像具有目标能量损失小、位置参考点恒定的特点,能充分反映运动目标的散射特性和运动特性.并采用仿真数据验证了方法的有效性.     

一种修正的线性调频信号参数估计算法

研究了加性噪声中线性调频信号的参数估计问题。基于相位解卷和多项式拟合,考虑到初始相位可能出现模糊,提出了一种修正的线性调频信号参数的联合估计算法。仿真实验证实了所提出的修正算法的有效性。     

基于窄带微多普勒调制的锥体目标参数估计

当雷达对锥体目标发射窄带信号时,进动调制会使回波中包含的散射中心瞬时频率发生周期性变化,这种变化可以反映出目标几何尺寸与结构特性,针对此该文提出一种基于窄带微多普勒调制的空间锥体目标参数估计方法。首先对目标散射特性进行分析,推导进动引起的目标散射中心瞬时频率变化公式;然后利用时变自回归模型估计散射中心瞬时频率,并对估计结果进行重新关联以消除其中出现的关联错误;最后根据锥顶和锥底散射中心瞬时频率变化性质,结合目标弹道估计得到目标几何尺寸参数及微动参数。基于电磁计算数据的实验结果验证了该文所提方法的有效性和精确性。     

二维全极化ESPRIT超分辨特征 提取及性能分析

 提出了二维全极化ESPRIT超分辨特征提取方法,推导了二维全极化参数估计的克拉美罗限,并且在此基础上分析了本文方法的工作性能.同已有超分辨算法相比,二维全极化ESPRIT方法的突出优点在于:(1)通过极化和超分辨的联合处理,实现了对目标相干散射矩阵的精确提取.从而为利用极化信息进行目标识别提供了基础; (2)利用全极化信息,改善了数据的信噪比,提高了参数估计的精度;(3)利用信号子空间的旋转不变性,避免了对多维信号子空间的搜索,提高了算法的实时性.仿真和实测数据均证实了该方法的有效性.值得一提的是,文章首次给出了散射中心位置、散射强度、相干相位等参数估计的克拉美罗限与全极化模型参数的关系,这为超分辨成像算法的性能评价提供了理论依据.     

一种单分量PPS的快速估计算法

 提出了基于多项式-厄米多项式变换(PHPT)的多项式相位信号(PPS)参数估计算法.其基本思路是将相位系数转化为泰勒系数的估计,并用PHPT实现泰勒系数的估计.该方法为线性算法,对最低阶系数有很好估计效果,且计算复杂度比已有算法低,等效于三次FFT运算.仿真验证了该方法的有效性.