干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述

干涉式逆合成孔径雷达（InISAR）成像是一种将干涉技术与逆合成孔径分辨相结合的高分辨雷达三维成像方法,能够实现对远距离运动目标全天候、全天时的三维成像,在军事和民用领域都呈现出广泛的应用前景和实用价值。其基本思想是利用位置分布不同的多个天线获取成一定视角差的多幅逆合成孔径雷达（ISAR）复图像,实现目标散射中心的二维分辨,然后通过干涉相位处理,恢复出目标散射中心的真实三维分布。本文综述了InISAR三维成像的理论框架,回顾了InISAR成像技术的发展历程,着重对图像配准、相位解缠绕、运动补偿、斜视、基线配置等关键技术难点进行了分析和评估,明确了研究中存在的问题,阐述了有待进一步研究的方向,最后对InISAR的发展现状和趋势进行了总结和展望。      

干涉ISAR三维成像试验研究

阐述了干涉式逆合成孔径雷达(ISAR)三维成像的基本原理,与传统的ISAR二维成像方法的性能进行了比较.结合实际的宽带雷达平台,介绍了试验验证的基本方法,并通过静态双散射点和过航飞机等目标的实际跟踪试验,获取了目标回波信号的和、方位差和俯仰差三通道宽带数据,给出了干涉ISAR三维成像的算法流程.采用干涉ISAR三维成像的算法对实际测量数据进行了处理,得到了各类目标的成像结果,对成像效果进行了分析和评估,提出了工程应用的建议.     

ISAR 三维运动检测技术

介绍了一种从逆合成孔径雷达（ISAR）信号中检测目标三维运动度的算法。首先基于三维散射点模型讨论了目标三维运动对ISAR成像的影响,得出现有的运动补偿算法不能有效地对三维运动目标成像。随后介绍了一种从ISAR信号中测量和比较不同时间段目标三维运动的算法,从而判断哪些成像间隔适于用基于二维运动模型的运动补偿和成像方法进行成像。该算法基于测量目标上两个或更多散射点相位之间的线性相关性,其中的相位估计使用了自适应联合时间-频率分析方法。仿真的舰船数据表明了该算法的有效性。     

强背景杂波下的地面运动目标干涉式三维成像

基于逆合成孔径雷达(ISAR)成像与干涉式测角原理的结合,该文提出一种地面运动目标的干涉式雷达三维成像方法。利用获得的角运动参数对回波信号在原始数据域进行补偿,完成对应干涉天线上的复图像对准。按照目标散射中心点的空间位置,重构运动目标的三维图像。该文提出的基于线性调频信号拉伸处理的杂波剔除方法,在用干涉技术进行三维成像之前剔除强背景杂波,方法简单易于工程实现。仿真结果证明了该方法的有效性。     

双站逆合成孔径雷达成像理论研究

常规单站逆合成孔径雷达(ISAR)不能对沿雷达视线方向飞行的目标成像,收发分置的双站逆合成孔径雷达(双站ISAR)系统解决了以上问题。该文分析了双站ISAR目标回波的特点,研究了双站ISAR对目标成像时的成像原理、方位分辨力、目标尺寸限制和采样率要求,得到了严格数学解,最后给出了模拟飞机目标的成像结果。     

一种基于DCFT的三维ISAR成像方法

利用天线阵进行三维逆合成孔径雷达(ISAR)成像时,估计目标的横向运动参数是三维成像的关键.本文提出了一种基于离散调频傅里叶变换(DCFT)的横向运动参数估计方法用于天线阵的三维ISAR成像,可以在保证三维成像精度的同时有效减少算法的运算量.最后,利用本文中给出的成像算法对空间目标进行三维ISAR成像仿真验证,通过成像...     

基于联合平动补偿的InISAR 成像方法研究

图像配准是干涉逆合成孔径雷达(InISAR)成像的关键步骤。针对传统InISAR 三维成像方法在图像配准步骤计算量过大、限制条件过多等问题,提出了一种基于联合平动补偿的InISAR 三维成像算法。该算法通过距离向和方位向的联合平动补偿,在得到二维逆合成孔径雷达(ISAR)图像的同时,完成了不同ISAR 图像的精确配准。与传统的基于相关图像配准的三维成像方法相比,该算法简单易行,计算效率更高。仿真结果验证了不同信噪比条件下该算法的有效性和稳健性。     

基于Chirplet变换和压缩感知的空中颤振目标稀疏成像

针对在逆合成孔径雷达（ISAR）成像过程中目标非合作性机动导致的方位孔径稀疏现象与目标主体颤振引起的微多普勒效应相叠加对成像造成的影响,建立了颤振目标稀疏ISAR成像模型,分析了孔径稀疏和目标颤振对成像造成的影响,提出了一种基于Chirplet变换和压缩感知（CS）重构的成像方法,获得了颤振目标的高质量成像结果。仿真实验验证了该方法的有效性。     

两种自旋弹头ISAR成像方案性能的比较分析

为了对弹头目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法提供较好的选择方案,结合自旋弹头目标的运动特性,首先对基于轨道运动旋转分量的ISAR成像和基于自旋运动的ISAR成像方法作了简单的介绍,然后对这两种成像方案的性能在成像积累时间、成像算法复杂度和相同信噪比下的成像质量三个方面作了比较分析。分析结果表明:同等条件下基于自旋运动的ISAR成像效果较好,实时性较强。     

基于压缩感知的干涉逆合成孔径雷达成像研究

为解决传统运动目标逆合成孔径雷达图像不能对目标定位的问题,提出了一种基于压缩感知技术的干涉逆合成孔径雷达运动目标成像方法.介绍了将压缩感知理论引入到运动目标逆合成孔径雷达成像模型中的方法,研究了压缩感知逆合成孔径雷达复图像的相位误差和信噪比的关系,在此基础上,给出了基于压缩感知的干涉逆合成孔径雷达运动目标干涉测角定位方法实施流程.通过计算机仿真和实际数据处理结果验证了所提方法对运动目标成像定位的有效性.本文的研究成果扩展了压缩感知理论在逆合成孔径雷达中的应用前景。     

MIMO雷达三维干涉诊断成像方法

2维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)成像是目标散射机理高分辨率分析和散射诊断测量的重要手段,现有被广泛采用的技术主要包括转台ISAR和导轨SAR成像技术。相比于传统的2维成像,3维成像可以提供目标局部散射中心在空间的3维位置和散射强度信息。因此,探索新的、可工程化实现与应用的目标3维成像技术是一项极具吸引力的工作。该文提出一种基于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)阵列技术的3维干涉成像方法。首先,设计并试验了一种具有高孔径利用率和通过虚拟孔径实现干涉成像功能的MIMO阵列;其次,分析了MIMO阵列合成的两组虚拟孔径所成两幅2维雷达像的干涉相位与目标散射中心高度之间的关系,发展了MIMO雷达3维干涉成像算法;最后,通过数值仿真和原理样机实验验证了所提方法在目标散射机理分析和诊断测量应用中的可行性和有效性。      

Three-dimensional interferometric ISAR imaging for targetscattering diagnosis and modeling

Two-dimensional (2-D) inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging has been widely used in target scattering diagnosis, modeling and target identification. A major shortcoming is that a 2-D ISAR image cannot provide information on the relative altitude of each scattering center on the target. In this paper, we present an interferometric inverse synthetic aperture radar (IF-ISAR) image processing technique for three-dimensional (3-D) target altitude image formation. The 2-D ISAR images are obtained from the signature data acquired as a function of frequency and azimuthal angle. A 3-D IF-ISAR altitude image can then be derived from two 2-D images reconstructed from the measurements by antennas at different altitudes. 3-D altitude image formation examples from both indoor and outdoor test range data are demonstrated on complex radar targets.     

Three-dimensional SAR imaging of a ground moving target using the InISAR technique

In this paper, a three-dimensional (3-D) interferometric synthetic aperture radar (ISAR) imaging method for moving targets is presented. This imaging method is based on the ISAR principle and the simple observation that all scatterers on a moving target move in tandem. The angular motion parameters in the cross-range directions could be estimated using the overall range profile of the moving target. Registration of the respective complex images at the two (or more) interferometric antennas can then be achieved via compensating the respective echoes at the raw data level, thus avoiding phase-unwrapping processing and image-resampling processing as required by conventional methods. Finally, a 3-D image of the moving target can then be reconstructed from the 3-D spatial coordinates of these scatterers. Furthermore, the method works well even for a target moving in heavily cluttered environments.     

Automatic aircraft landing using interferometric inverse syntheticaperture radar imaging

This paper presents an interferometric processing of an aircraft's monostatic and bistatic inverse synthetic aperture radar (ISAR) signatures for automatic landing. The aircraft's squint angle in this ISAR imaging problem is near 90 degrees . We show that this extreme squint angle does not pose any problem for the ISAR Fourier-based (wavefront) reconstruction algorithm. In fact, the aircraft can be imaged accurately, and without any erroneous shifts in the cross-range domain, within the imposed theoretical resolution. Moreover, the algorithm is accurate enough such that one can utilize the phase of the ISAR monostatic and bistatic measurements for interferometric processing. The resultant interferometric ISAR image is used to detect undesirable rotations in the aircraft's orientation.     

New approach for ISAR imaging of ship target with 3D rotation

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging of ship target is very important in the national defense. The imaging condition for ship target is very complicated due to the complexity of the ship’s movement, and a three-dimensional (3D) rotation occurs for the ship with the oceanic waves. Furthermore, the multi-path effect can not be avoided in most circumstance. In general, the received signal for a 3D rotation ship target can be characterized as multi-component polynomial phase signals (PPS), and the parametric method can be used to obtain the instantaneous ISAR images. In this paper, the received signal is considered as multi-component cubic phase signal, and a new method for ISAR imaging of ship target with 3D rotation by the product high order bilinear matched-phase transform (PHBMT) is proposed. The instantaneous ISAR image is obtained, and the multi-path effect can be eliminated by separating the ISAR image in the range-instantaneous-Doppler domain. Results of real data validate the effectiveness of the new approach presented.     

基于高精度运动信息的ISAR分辨率评估方法

ISAR分辨率评估是空间目标成像雷达精度鉴定的重要内容。该文针对ISAR分辨率评估中的基准计算与方法设计两个关键问题进行了详细分析,进而提出了基于空间目标高精度轨道与遥测姿态等运动信息的ISAR方位向定标方法。在此基础上,建立了一种新的ISAR分辨率评估方法。利用某雷达精度鉴定试验中对不同空间目标的实测成像数据,验证了该文方法的合理性与有效性。     

基于毫米波InISAR成像的运动目标探测与定位

介绍了基于运动补偿的运动目标ISAR成像方法,将雷达成像的概念引入到低信噪比运动目标探测的过程中,在成像的同时获取目标的径向和横向运动速度,采用多基线图像干涉处理的方法完成运动目标的定位和横向尺寸估计.建立了运动目标成像几何模型,给出了多天线时分复用接收机的通道间信号补偿方法,以及多基线相位解缠实现不模糊干涉测角定位的方法,分析了信噪比对图像干涉定位精度的影响.利用仿真数据和实际数据验证了本方法的有效性.