波导色散对ISAR的影响

波导色散对雷达系统性能的影响，是ＩＳＡＲ等高分辨率雷达所面临的一个问题，本文用成对回波理论对此影响进行了理论分析，得出了具体的计算公式，并且给出了计算机仿真的结果。     

伪双站ISAR成像方法研究

提出了基于单站成像系统获取多站逆合成孔径雷达(ISAR)重建图像的方法,称其为伪双站ISAR成像法.该方法利用电磁波的多径效应,发射一组电磁波信号可接收到多组回波数据,通过对回波进行信号处理,能够获得比常规单、双站ISAR成像更多的目标有用信息.与常规双站ISAR相比,它的设备大大简化,且避开了双站ISAR成像最难解决的同步技术问题.深入分析了伪双站ISAR成像的几何配置、成像原理、雷达成像平面和坐标变换等问题.仿真实验结果验证了理论分析的正确性和成像方法的有效性.     

应用超分瓣技术提高逆合成孔径雷达成像包络对齐精度

运用幅度相关进行包络对齐时存在漂移和突跳误差，有时可大到几个距离单元长度，从而严重影响成像质量，文中把前后向线性预测外推方法应用于提高距离剖面的分辨率，增强回波包络的稳定性，提高包络对齐的精度，减小包络对齐时包络位置的漂移和突跳现象，改善ＩＳＡＲ成像质量。对实测数据的处理结果清楚地表明，与常规方法相比，该方法具有明显的优越性。     

自适应Chirplet分解的ISAR成像方法

为了提高机动目标的逆合或孔径雷达(ISAR)成像质量,提出了一种新的ISAR成像算法,通过将每一距离单元的回波数据进行自适应Chirplet分解,并采用松弛(RELAX)技术来提高参数估计精度,得到了高质量的瞬态ISAR像.外场实测数据成像结果验证了本文方法的有效性.     

ISAR成像的并机并行实时实现

从ＩＳＡＲ实时成像的要求出发，分析了目标横向成像的原理，在实验的基础上对决定横向成像的散射点分布做了研究，提出了自动选取回波抽取间隔的方法，并利用快速算法在由多片数字信号处理器组成的高速并行处理机上对实测数据进行了成像实验，完成了对平稳飞行目标的实时成像。     

基于LWVD的机动目标ISAR成像新方法

为了提高机动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像质量,提出了基于LWVD(L-Wigner-Ville分布)的机动目标ISAR成像新方法,通过计算回波数据不同距离单元的LWVD,得到不同时刻目标的瞬态ISAR像.与已有的时频分布相比,LWVD的时频聚集性进一步提高,而且对于多分量信号不存在交叉项干扰,计算简单,仿真数据结果验证了本文方法的有效性.     

解线频调步进频率ISAR成像研究

提出一种采用两次相干化处理实现对解线频调步进频率的逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法．首先对回波进行相干化预处理,以估计运动目标的参数,并对相干化后的回波进行补偿;之后,采用相位相干化技术对残留相位误差进行校正,并利用时域带宽拼接技术获得目标的高分辨一维距离像．最后利用传统方位成像算法获得目标的高分辨ISAR图像．仿真数据验证了该方法的有效性．     

CAPON方法在ISAR成像中的应用

采用CAPON法代替傅里叶变换估计正弦信号的幅度和频率时,旁瓣比较低,对频率的估计精度比较高,对平稳飞行目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)成像,可以得到高分辨率的ISAR像;同时,把CAPON法推广到估计线性调频信号的参数,可用于对机动飞行目标进行成像.仿真数据和实测数据验证了CAPON法的优越性.     

改进轮廓波变换的ISAR信号超分辨成像方法

为了克服由于实测数据有限、逆合成孔径雷达(ISAR)成像分辨率低的问题,提出了一种基于改进轮廓波变换(CT)的ISAR回波信号超分辨成像方法.该方法首先采用非下采样的轮廓波分解来实现信号不变尺度下不同方向的高频成分提取;然后将不同方向的高频信息与原始回波信息一同构建为CT变换的分解层;最后借助轮廓波重构变换技术实现ISAR回波信号的尺度拓展,进而实现超分辨成像.与用插值方法进行信号尺度拓展后成像相比,该方法更能反映空中目标雅克42型飞机雷达图像细节信息,提高成像质量,从而验证了该方法的有效性.     

基于三维目标的ISAR成像中的加窗问题研究

针对窗函数在应用中存在的泄露问题,探讨了三维目标逆合成孔径雷达成像中的加窗问题,以提高多目标分辨能力,获取高精度的成像效果。     

High-Resolution ISAR Imaging Based on Sparse Iterative Covariance-Based Estimation

基于协方差稀疏迭代谱估计的ISAR高分辨成像

王勇^1，2，张荣政^1，2

(1.哈尔滨工业大学 电子工程技术研究所，哈尔滨 150001;

2. 对海监测与信息处理工业和信息化部重点实验室 哈尔滨 150001)

创新点说明：

提出一种基于协方差稀疏迭代谱估计（SPICE）的ISAR高分辨成像算法，具体创新性可说明如下：

1）首先在回波数量有限的情况下使用SPICE算法估计ISAR方位像上的多普勒谱，进而得到高分辨率的成像结果。

2）本文所用方法解决了传统方法处理回波数量有限或者转角很小的ISAR数据分辨率不够的问题，相比于主流的压缩感知方法，该方法不需要预先设置任何参数。对比同类的谱估计方法，该方法的分辨率更高。

3）为解决SPICE方法计算量大的问题，给出一种基于G-S分解的快速实现方法，降低了运算复杂度。

研究目的：

由于实际系统可能具有有限数量的回波或者一些回波受到强干扰，因此传统的基于FFT的距离多普勒算法的分辨率可能无法满足要求。当相干累积角度受到限制时，有必要使用高分辨率方法进行ISAR成像。本文提出一种基于协方差稀疏迭代谱估计（SPICE）的ISAR高分辨成像算法。该算法具有全局收敛性，不需要预先设置参数，能有效提高成像分辨率。针对SPICE方法计算量大的问题，本文提出了一种改进方法。

研究方法：

1）对回波数据进行解线性调频处理，对其得到的每一个一维距离像进行运动补偿消除平等分量。

2）将有效数据中每一个距离单元内的方位向数据视为一个稀疏的复合频率信号，使用改进的SPICE算法估计信号的频谱，将其作为方位向压缩的结果，从而得到清晰的成像结果。

研究结果：

1）文中进行了针对一维线谱数据的频谱仿真实验，说明了SPICE算法对于数据量很小的信号频谱估计的精确性。

2）文中使用IAA算法及SPICE算法进行了仿真MIG-25和Yak-42数据的小转角成像实验，实验结果说明，SPICE算法能够在获得回波很少的情况下获得清晰的目标图像，有效提高了成像的分辨率。

3）文中将使用SPICE算法的成像结果与IAA算法成像结果进行了定量对比，说明了SPICE算法的优越性。

结论：

1）本文提出的基于协方差稀疏迭代的ISAR高分辨成像算法在不需要设置任何参数的同时利用信号的稀疏性，有效地提高ISAR成像的分辨率。

2）为减少计算量，本文还介绍了基于G-S分解的SPICE算法的快速实现。仿真MIG-25和Yak-42实测数据的实验结果说明了SPICE算法的有效性。

关键词：ISAR，高分辨，SPICE，快速实现

     

ISAR Imaging of Missing Data Based on the Iterative Adaptive Approach

基于迭代自适应算法的缺失数据ISAR成像

王勇,张荣政

(哈尔滨工业大学 电子工程技术研究所,哈尔滨 150001)

创新点说明：

本文提出一种新基于迭代自适应（IAA）算法的缺失数据ISAR成像算法,具体创新性可说明如下：

1） 首先在回波随机缺失的情况下使用IAA算法估计ISAR方位像上的多普勒谱,进而得到清晰且有较高分辨率的缺失数据成像结果。

2）本文所用方法解决了传统FFT的处理缺失数据的谱泄露问题,相比于主流的压缩感知方法,该方法恢复效果更好。

研究目的：

常规的FFT处理方法会导致图像模糊和高旁瓣等问题,为解决缺失数据下的ISAR成像问题,本文提出一种基于迭代自适应方法（IAA）的ISAR缺失数据成像算法。该算法具有全局收敛性,不需要预先设置参数,能得到清晰的成像结果。

研究方法：

1）对回波数据进行解线性调频处理,对其得到的每一个一维距离像进行运动补偿消除平等分量。

2）从缺失数据的回波中提取出有效时刻对应的一维距离像,作为有效数据。

3）将有效数据中每一个距离单元内的方位向数据视为一个非均匀采样信号,使用IAA算法应用加权最小二乘估计来获得非均匀采样信号的频谱,将其作为方位向压缩的结果,从而得到清晰的成像结果。

结果：

1）文中进行了针对一维线谱数据的缺失数据仿真实验,说明了IAA算法对于缺失数据频谱估计的精确性。

2）文中使用IAA算法及OMP算法进行了仿真MIG-25和Yak-42数据的缺失数据成像实验,实验结果说明,IAA算法能够在随机丢失数据的情况下获得清晰的目标图像。

3）文中将使用IAA算法的MIG-25 缺失成像实验数据与OMP算法实验数据进行了定量对比,说明了IAA算法的优越性。

结论：

本文提出的基于迭代自适应算法的ISAR缺失数据成像方法应用加权最小二乘估计来获得非均匀采样信号的频谱。 仿真MIG-25和Yak-42的结果表明,该算法能够在随机丢失数据的情况下获得清晰的目标图像。

关键词：迭代自适应,缺失数据,ISAR

     

一种基于FrFT的ISAR多目标成像方法

针对逆合成孔径雷达（IsAR）同一波束内多个运动目标在距离上重叠时的成像问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换（FrFT）的ISAR多目标成像新算法．首先建立多目标回波模型,通过分析各目标平动多普勒历程差异,得出各目标回波在同一距离门内均可近似为一组线性调频信号的结论．然后结合FrFT和Clean思想（FrFT-Clean）对多目标回波信号中各个目标的回波分量进行分离,最后用常规算法对各个单目标分别进行成像．仿真结果验证了该方法的有效性．     

逆合成孔径雷达成象及运动补偿技术

本文讨论了逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）中的成象和运动补偿技术，介绍了笔者在逆合成孔径雷达方面所做的工作，并给出了一些ＩＳＡＲ成象的实验结果。     

ISAR成像中有效转动向量的估计方法

针对ISAR成像中有效转动向量事先未知的问题,提出了两种估计有效转动向量的方法.一种利用调频率与散射点距离成线性关系估计有效转动向量;另一种通过补偿散射点单元信号二次相位项,提出基于图像熵的有效转动向量估计方法.利用这两种估计有效转动向量方法,对实际应用中距离单元的选择进行了探讨.仿真和实测数据处理结果表明,所提出的估计有效转动向量方法是有效的.     

Three-dimensional bistatic interferometric ISAR imaging

An approach based on interferometry technique is proposed for three-dimensional( 3D) bistatic inverse synthetic aperture radar( ISAR) imaging. It is converted to a monostatic problem by using the theory that a bistatic radar equals a monostatic radar located on the bisector of bistatic angle. Then,interferometric phases extracted from a pair of cross shaped antennas are used to estimate the height and associated rotational velocity.Finally,numerical simulations are provided to evaluate this method.     

一种逆合成孔径雷达成像包络对齐的新方法

有关逆合成孔径雷达运动补偿中的包络对齐问题已有很多讨论,并在实际中得到成功的应用,但是,这些方法均基于运动目标为全刚体,当肯游动部件,且有一定的视入方向部件有很强的闪烁回波,这时会使原来的包络对齐方法失效。此外,现有的包络对齐方法运算量较大。据此,提出了基于范数１的包络对齐方法,实测数据表明新方法是有效的。     

ISAR Imaging and Cross-Range Scaling Based on Image Rotation Correlation

With the rapid advancement of technology, not only do we need to acquire a clear inverse synthetic aperture radar (ISAR) image, but also the real size of the target on the imaging plane, so it’s particularly important for the ISAR to rescale the images. That is, the ISAR image which is in the range-Doppler domain is converted into the range-azimuth domain. Actually, the key point to solving the problem is to estimate the rotation parameters. In this paper, a new scheme to rescale the images is proposed. For the sake of solving the problem of two-dimensional image blur and target high-speed, the instantaneous range instantaneous Doppler (IRID) method is used to obtain ISAR images, and the rotation parameters are estimated by comparing the rotation correlation of the two images. Using this method, the error of the estimated rotation parameters is greatly reduced, so that the target can be rescaled accurately. The simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithm.