基于ISAR成像的目标大角度RCS外推

传统逆合成孔径雷达(ISAR)转台成像算法对目标进行成像后只能外推小角度区域雷达散射截面(RCS)。针对这一问题,建立了大转角转台成像系统,提出了一种基于近场微波成像的RCS外推算法,分析了近场大转角转动带来的越距离单元徙动问题。通过将距离与方位域解耦,并对方位方向进行圆周卷积运算,得到高质量的目标成像,进而可以外推目标360度方位的RCS,并与传统ISAR小角度成像算法进行比对。仿真结果表明,外推算法不仅可以对目标进行成像,诊断目标的强散射点位置,还可以用来做远区RCS大角度外推,并结合成像结果分析目标散射机理。     

间接同步连续采样模式双基地ISAR时间同步仿真

研究了间接同步连续采样模式下双基地ISAR的时间同步问题.首先分析了双基地ISAR时间系统的特点,建立了间接同步连续采样模式双基地ISAR的时间模型,将其表示为由快时间、慢时间、时间同步误差描述的时间结构.基于该模型,分析了连续采样对双基地ISAR成像的影响,研究了时钟非理想因素对回波相位及成像的影响,并进行了仿真.仿...     

机动目标双基地ISAR越距离单元徙动校正算法

逆合成孔径雷达（Inverse syn thetic aperture radar, ISAR）使用距离多普勒算法成像时,当目标尺寸较大或转角过大 ,会发生越距离单元徙动（Migration through resolution cells, MTRC）现象,严重影 响 目标成像效果。基于双基地ISAR转台模型,针对成像的MTRC问题,对解线频调后的目标回波 进行研究,分析了机动目标MTRC的产生机理,并将匹配傅里叶变换（Match Fourier trans f orm, MFT）应用到MTRC的校正中,消除了快时间频率与慢时间的耦合项,有效解决了MTRC引 起的ISAR图像散焦问题。仿真结果表明,基于MFT的双基地ISAR MTRC校正算法能够有效校正 机动目标的距离徙动,提高ISAR成像质量。     

大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法

提出了大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法.首先建立了大斜视双基地SAR回波信号模型,并对其距离徙动和方位调频率的变化特性进行了分析;在此基础上,将二维可分离成像算法推广应用到了双基地SAR领域,解决了大斜视双基地SAR回波信号线性距离徙动补偿后方位调频率在方位向出现的空变性问题.算法采用了由平移不变双基地SAR几何关系所确定的新匹配函数,并考虑了3次相位项对成像效果的影响,改善了成像的效果.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

基于卷积神经网络的天气雷达回波外推模型

常用天气雷达回波外推方法建立的天气雷达回波外推模型,设置编码器和预测器长度和步长偏小,导致模型外推预测天气精度低,于是提出基于卷积神经网络的天气雷达回波外推模型.转换雷达图像数据集坐标,计算天气变化粒子的经纬度值,修正天气变化粒子距离地面高度,预处理天气雷达图像数据;将卷积神经网络分为正向传播和反向传播两种,分别训练卷积神经网络数据传播过程;采用卷积层和采样层交替布置的方式,设置编码器和预测器长度和步长,建立天气雷达回波外推模型预测天气.实验结果表明:对比三组天气雷达回波外推模型,所设计模型具有较高的外推预测精度.     

基于图像旋转匹配的组网雷达ISAR图像横向定标

基于组网雷达观测模型,分析了在多部雷达同时观测条件下所得ISAR图像之间的对应关系,提出了一种基于图像旋转匹配的转角估计办法,通过对旋转速度的一维搜索实现了目标角速度的估计。仿真结果表明,本算法能基于组网雷达所获得的多幅ISAR图像实现目标转角的稳健估计,实现ISAR图像横向定标。所提算法可对慢运动目标或平动补偿后的回波信号进行处理,适用于不同带宽、不同中心频率的宽带雷达组网形式。     

基于AR模型的多普勒散射计回波功率谱估计

当采样点数少或流速较小时,采用周期图法估计的多普勒散射计(Doppler scatterometer, DopSCAT)回波功率谱分辨率低,多普勒频移提取精度低。对此,提出了一种基于自回归(autoregressive, AR)模型的DopSCAT回波功率谱估计方法。该方法为DopSCAT回波信号建立含有未知参数的AR模型,采用赤池信息量准则自适应确定模型的最优阶数;对定阶后的AR模型采用Burg算法计算模型参数,利用得到的AR模型估计回波功率谱;对功率谱进行峰值检测提取多普勒频移计算径向流,采用两个观测方位向的径向流合成得到海面流场。利用OSCAR海流数据进行了回波功率谱估计与海流反演实验。分析结果表明,与周期图法相比,该方法能够显著提高回波功率谱分辨率和多普勒频移的提取精度,进而提高了海流的反演精度。     

基于线性正则变换的复杂运动目标的3-D InISAR成像

二维的逆合成孔径雷达(two-dimensional inverse synthetic aperture radar, 2-D ISAR)成像是目标三维(three-dimensional, 3-D)几何结构在成像平面的投影,逐渐难以满足现代工程中目标识别与分类的需求,特别是复杂运动目标.近年来,干涉ISAR (interferometric ISAR, InISAR)成像技术能够高分辨地重构3-D目标的几何结构而颇受关注.本文提出一种基于线性正则变换(linear canonical transform, LCT)的复杂运动目标的3-D InISAR成像算法.首先,结合目标复杂运动分析,给出了目标所产生的原始回波信号.经过运动补偿和图像对准后,将方位向回波建模为线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号.其次,根据LFM信号的时频特性,本文提出了基于LCT的2-D ISAR成像算法.该算法不仅能够获取聚焦的多通道2-D ISAR图像,而且很好地保留了相位信息.最后,利用干涉技术,提出了新的3-D InISAR成像算法,实现了目标的高分辨3-D几...     

基于卷积神经网络的雷达回波外推方法

雷达回波外推技术目前被广泛应用于临近预报中。针对传统雷达回波外推方法存在外推时效较短,对雷达资料数据利用率不高的问题,采取深度学习的方法,提出了一种基于输入的动态卷积神经网络（DCNN-I）模型。根据相邻时刻的雷达回波图像之间相关性强的特点,该网络模型中增加了动态子网络和概率预测层,建立了卷积核与输入图像的映射关系,使卷积核在网络测试阶段仍然能够根据输入雷达回波图像的不同而变化,增强了预测图像与输入图像之间的关联。以南京、杭州、厦门三地的雷达数据为样本进行实验,实验结果表明,与传统的雷达回波外推方法相比,所提方法能够获得更高的预测图像准确率,并且有效延长外推时效。     

基于图像熵的线性阵列ISAR成像处理方法

研究一种线性阵列逆合成孔径雷达(LAAISAR)的成像处理方法。分析线性阵列ISAR的几何模型并给出成像处理流程。针对阵列ISAR同时接收多路回波信号的特点,采用传统的距离-多普勒算法对每路回波进行成像;利用互相关法进行图像粗配准;在此基础上利用图像熵法进行图像细配准,得到匹配的目标图像。基于该处理流程的仿真实验表明,该处理方法能够充分利用阵列ISAR的每路回波信息,使目标图像精确配准,且能有效提高目标分辨率。     

ISAR imaging of complex motion targets based on Radon transform cubic chirplet decomposition

For targets with complex motion, the echo of inverse synthetic aperture radar (ISAR) is a time-varying frequency signal in azimuth. Hence, the traditional range-Doppler (R-D) algorithm based on a constant frequency is invalid. In this letter, a novel ISAR imaging method for targets with complex motion is presented. The echo in azimuth is characterized as an amplitude-modulated (AM)-cubic phase signal, which is closer to the real ISAR scene, and Radon transform cubic chirplet decomposition (RTCCD) algorithm is proposed to process the signal. By introducing Radon transform and improved cubic chirplet function (CPF), the proposed algorithm estimates the chirp rate and the cubic chirp rate simultaneously to avoid error accumulation. Therefore, the parameter estimation precision is improved, and a high quality ISAR image can be obtained. Simulations and real data experiment validate the effectiveness of the proposed method.     

A new generic processing scheme for large baseline spaceborne bistatic SAR data imaging

Standard synthetic aperture radar (SAR) processors use analytically derived transfer functions that rely on the assumption of hyperbolic range histories of monostatic SARs with straight flight paths. The range histories for bistatic SARs are no longer hyperbolic and simple analytic transforms do not exist. In this article, a bistatic subsection hyperbolic range history (BS-HRH) model is proposed and based on it; a generic processing scheme for bistatic SAR imaging is given with which simple analytic transforms for standard monostatic SARs can still be applied. One-dimensional and two-dimensional signal-level simulations are done using the orbit parameters of Envisat and a classic pendulum-like bistatic configuration under different baselines. It is found that the proposed BS-HRH algorithm performs well for spaceborne bistatic SARs even with extreme bistatic configurations and/or very high azimuth resolution. Compared with the existing analytical ‘method of series reversion (MSR)’ and the numerical ‘NuSAR’ algorithm, easy implementation, high efficiency and accuracy, and mathematical simplicity are among the advantages of the proposed algorithm. The approach of BS-HRH has the potential to solve the general HRH-deviation problem for other new SARs with more complex imaging geometry.     

双基地声纳两坐标目标三维定位算法精度分析

T／R—R型双基地声纳系统采用两坐标声纳对目标定位时,同时获得二个观测量。就可以对目标进行三维定位。如利用发射站方位角信息以及接收站距离和与方位角信息观测目标实现三维定位的算法,分别研究各观测量（双站角度测量误差,时间测量误差,站址测量误差等）、系统参数（基线长度等）以及环境参数（卢速波动）等因素对算法的定位精度的影响,通过数值仿真,做出各因素的误差几何分布图。仿真结果最示,系统的定位精度受双站角度测量误差的影响非常大,提高角度测量精度是提高系统定位精度的非常有效的方法。     

绕环天线的干涉ISAR测高算法

提出了两副雷达天线在平面内绕环时的干涉逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像算法.现有的干涉ISAR成像研究通常忽略了天线几何位置对成像影响,将天线设置为仅在高度上有差别的两副垂直天线.针对这一情况,本文推导了当两副雷达天线不垂直时、特别是在平面内圆周绕环时的干涉ISAR测高算法.研究结果表明,干涉ISAR高程测量不仅与基线长度有关,还与散射点横距坐标有关,于是需要对散射点横距进行估计.仿真结果验证了在此情况下干涉ISAR测高公式的正确性,并进一步分析了天线基线与有效基线之间夹角的变化对测高精度的影响.经统计,目标高度平均测量误差低于3%,几乎达到原两副天线垂直时的测高精度.     

AR预测模型的IMM跟踪算法

针对LOS/NLOS混合条件下对机动目标的鲁棒跟踪问题,提出一种基于AR预测模型的交互式多模型（Interacting Multiple Model,IMM）跟踪算法（ARIMM）。该算法利用AR预测模型对运动状态建模,针对LOS与NLOS条件下观测噪声的分布不同分别使用无迹卡尔曼滤波器（Unscented Kalman Filter,UKF）和改进的无迹卡尔曼滤波器（Robust Unscented Kalman Filter,RUKF）,通过IMM方法估计出移动台的位置,利用该位置更新AR模型的参数,使AR模型与真实运动状态更加匹配,实现精确跟踪。仿真结果表明,在LOS/NLOS混合条件下,与传统的UKF和RUKF算法相比,该算法对机动目标跟踪的鲁棒性更好。     

Focusing one-stationary bistatic forward-looking synthetic aperture radar based on squint minimization and modified nonlinear chirp scaling algorithm

ABSTRACT

This article deals with the imaging problem of bistatic forward-looking synthetic aperture radar with a stationary transmitter (one-stationary BFSAR). In one-stationary BFSAR, due to the large forward-looking (or squint) angle, it causes more serious range cell migration and two-dimensional spatial variation. To solve this problem, an imaging algorithm based on squint minimization and modified nonlinear chirp scaling (NLCS) method is proposed. The squint minimization method can decrease the coupling between range and azimuth and correct the linear range cell migration. The modified NLCS can eliminate the variation of azimuth reference function more accurately than traditional NLCS algorithm, which improves the focus quality of marginal targets. Finally, simulation results confirm the efficiency of our proposed algorithm.     

ISAR成像中PFA算法在MTRC中的应用

逆合成孔径雷达(ISAR)转台成像中散射点越距离单元徙动(MTRC)时有发生.在小目标远场情况下,极坐标格式算法(PFA)能够基本消除MTRC,这种算法需要在空间频域进行从极坐标分布到直角坐标分布的二维插值.文中就如何运用PFA算法解决MTRC问题进行了较深入地分析,在距离向给出滤波插值法,并提出了新的补域插值法,方位向则运用斜线投影方法,最终将扇形区域转换为矩形区域.仿真结果表明,此算法比线性距离-多普勒(R-D)算法能更有效的处理MTRC现象;在距离向插值中将滤波法与补域法做了比较,后者计算速度更快.