分布式卫星编队的误差校正方法及运动目标测性能分析

卫星基线误差及幅相误差的存在使得地面杂波对消和动目标测速及定位的性能都会严重下降.对于编队卫星基线的测量,仅仅利用测量仪器通常只能达到分米级的测量精度,可以利用信号处理的方法进一步估计并校正阵列误差.该文介绍了一种新的阵列误差校正方法,并着重分析在该方法估计精度的基础上,利用空时二维自适应处理的方法进行运动目标检测的性能,最后通过仿真实验验证了分析结果.     

分布式卫星ATI-SAR性能分析与基线估计

在应用分布式卫星沿航迹干涉SAR(ATI-SAR)进行对地运动目标检测(GMTI)时,基线测量精度对系统测速性能有着重要影响。针对此问题,该文分析了分布式卫星群的实际轨道情况,推导了考虑基线空间构型随时间不断变化时的基线测量误差与系统的地面运动目标测速误差间的关系,提出了一种可对基线进行高精度估计从而提高测速性能的方法。计算机仿真实验证实了文中所提出方法的有效性与准确性。     

一种阵列天线阵元幅相、位置误差校正方法

针对毫米波热辐射信号弱的问题,该文提出一种对存在阵元幅相、位置误差的线阵进行校正的方法。该文基于低信噪比(SNR)的阵列误差模型,利用单个校正源,其信源方向未精确已知,通过旋转天线阵列在多个校正方位测得校正数据,并估计出阵元幅相、位置误差参数,从而对阵列中的阵元幅相、位置误差进行联合校正。该方法运算复杂度低,具有较高的估计精度,校正性能良好。理论分析和计算机仿真结果表明了该文方法的有效性。     

基于空间时频分布的高频雷达接收阵校正

传统阵列校正大多使用目标的空间相关矩阵,利用信号的时域或频域信息对阵列的幅相误差进行估计。但在实际应用中,由于时域信号信噪比无法满足要求,频域信号快拍数目又过少,导致无法准确估计出目标的空间相关矩阵,从而极大地影响了阵列的校正效果。针对此问题,首次利用空间时频分布理论进行阵列校正,通过时频点的选取提高信噪比,使校正效果和误差容限得到提升。通过计算机仿真给出了该方法与传统方法的性能对比,最后将该方法应用到实测雷达数据中,验证了校正的有效性与可行性。     

“北斗”信号重构的导向矢量实时校正

针对导航应用中阵列天线导向矢量误差导致波束合成器性能恶化甚至失效的问题,提出了一种“北斗”信号重构的导向矢量实时校正算法。该算法利用重构的本地“北斗”参考信号与阵列天线接收信号进行相关解扩处理,然后利用信号子空间与信号正交补空间正交的特性,构造代价函数对各卫星方向的阵列导向矢量进行校正。仿真结果表明,经过校正的导向矢量相位误差从-100°~100°降低到-10°~10°范围内,幅度误差从-10~10 dB降低到-4~2 dB范围内;另外,导向矢量校正后,卫星信号波达方向估计误差在0.2°以内,估计精度大大提高。     

分布式阵列雷达基线位置和相位误差的卫星标校方法

在采用相位干涉测角的分布式阵列雷达系统中,系统阵面相位中心位置误差和相位误差对测角精度影响很大,且阵面相位中心位置与物理中心位置通常不一致,因此需要对其进行精细标准补偿。传统的雷达系统误差校正方法通常采用远场辐射源来对雷达进行校正,但是对于单元间距很大的分布式阵列空间目标监视雷达而言,要实现远场辐射校准往往很难。该文提出一种利用多弧段的精轨卫星精密星历对阵面相位中心位置误差引起的相位误差进行白化,然后搜索相位中心坐标和相位差使匹配方差最小的校正方法,无需使用特定仪器测量,且能很好地标定误差;计算机仿真以及实测数据验证了使用该文校正方法后,测角精度得到了显著提升。     

多径条件下均匀线阵DOA估计及互耦误差自校正

针对多径信道环境下存在互耦误差的均匀线阵,提出了一种联合波达方向估计及互耦 误差自校正算法。在不改变阵列互耦误差的条件下,首先利用虚拟阵列平移预处理方法,将 相干信源协方差矩阵恢复到满秩。进而利用互耦误差的对称Toeplitz特性,基于子空间原理 构造一代阶函数,采用秩损的方法得到互耦误差条件下的DOA估计及阵列互耦误差。数值仿 真结果表明,该算法具有良好的DOA估计性能与互耦误差自校正性能。     

空间谱估计中误差自校正方法研究

阵列误差一直是空间谱估计理论实际应用的一个主要瓶颈。该文提出了一种新的阵列误差自校正方法,结合有源校正与在线自校正理论和方法,通过利用一个空间位置方位不需要精确可知的辅助信号源,利用优化算法完成信号源角度以及阵列复增益误差的联合估计,然后将估计的阵列误差参数应用到其后的空间谱估计中。这种自校正算法具有准确度高的优点,并且属于离线算法,一方面避免了传统的有源校正方法对辅助源位置方位精度的严格要求,同时避免了在线自校正算法的大计算量,可以应用到实际空间谱估计中。      

基于线性误差模型的干涉仪系统标校方法

干涉仪系统利用多个天线构成测向基线,通过测量目标相位信息完成入射角度估计,能实现瞬时高精度测向.针对系统误差影响测向性能这一问题,分析了系统误差来源(包括天线安装误差和系统固定相位误差),建立了干涉仪系统误差线性模型,利用线性最小二乘算法对干涉仪系统中的天线相位误差与基线安装误差进行估计.仿真分析验证了该方法的有效性.     

智能天线阵列的误差分析建模与校准算法

分析了智能天线阵列的工作原理,在智能天线实验平台上对阵列误差的校正算法进行了实验验证。通过与方位无关的校正矩阵校正之后,各阵元通道的复增益趋于一致,波达方向（DOA）估计精度也在误差允许范围之内。结果表明,这种阵列误差校正方法是行之有效的。     

基于非理想运动误差补偿的SAR地面运动目标成像(英文)

传统的SAR地面运动目标成像算法主要集中在距离徙动校正和目标的运动参数估计上.但在SAR实测数据处理中,非理想运动误差补偿对动目标聚焦成像质量至关重要,而且该误差既不能通过固定的SAR运动误差补偿算法来补偿,也无法通过采用自聚焦技术解决.该文根据含有非理想运动误差的SAR运动目标回波信号模型,对影响动目标多普勒中心的两类非理想运动误差进行深入分析,提出一种将INS惯导数据与距离走动轨迹相结合的非理想运动误差补偿算法,并通过实际数据和计算机仿真数据验证了该算法的有效性.      

低信噪比条件下一种迭代加权拟合的 ISAR包络对齐方法

 针对低信噪比条件下传统包络对齐算法性能下降问题,提出基于迭代加权最小二乘拟合的逆合成孔径雷达(ISAR)包络对齐方法(ICWLS:Iterative Cleaning and Weighted Least Squares).该方法利用目标的平稳运动特性,对目标走动量和加权矩阵采用迭代交替更新方式,在估计出目标运动参数的基础上实现包络对齐.仿真结果表明所提方法能有效抑制突跳误差的传播和缓解积累误差所导致的参数估计精度下降问题,具有良好的包络对齐性能.     

基于线性调频步进信号的高速目标ISAR成像

该文讨论了一种利用线性调频步进(LMSF)雷达信号通过频域带宽合成以进行高距离分辨率逆合成孔径雷达(ISAR)成像的方法。文中建立了高速目标的回波模型。为了精确估计高速运动目标运动参数,给出了利用包络对齐和多普勒中心估计拟合目标运动轨迹的方法。针对ISAR中目标回波的特点,对原始的多普勒中心估计方法进行了改进,提高了运动参数估计精度。最后给出了处理流程,并用仿真结果验证此种方法的有效性。     

基于DPCA的机载SAR-MTI系统误差分析及补偿方法研究

基于DPCA技术的机载SARMTI系统普遍存在的一个问题是:雷达平台的运动误差会导致DPCA条件不满足,从而引起系统杂波抑制性能下降.本文基于插值理论提出了一种针对该运动误差的补偿方法.本文从回波模型入手对系统误差进行分析,从理论上给出了运动补偿方法及其实现方法.该补偿方法的精度主要取决于雷达平台速度的估计精度,这个问题可以通过经典的运动参数估计方法得到很好的解决.计算机仿真结果表明,该方法能够有效补偿雷达平台的运动误差,提高SARMTI系统性能的稳定性,由于降低了对硬件系统的要求,这种方法在工程上易于实现.     

一种精确协方差估计的转换量测卡尔曼滤波方法

传统转换量测卡尔曼滤波(CMKF)方法对误差协方差矩阵进行估计时,采用了线性近似的方式。当量测方位误差较大时,无法准确估计出协方差矩阵。针对该问题,提出了一种基于精确协方差估计的CMKF方法,可有效抑制方位误差对协方差估计的影响。仿真结果表明该方法可有效抑制量测方位误差的影响,提升目标跟踪的定位精度。     

基于知识辅助的高精度SAR-GMTI目标定位技术

随着作用距离的增大,基于干涉相位检测运动目标并定位位置的方法的定位误差会越来越大,这成为限制合成孔径雷达-地面运动目标检测(SAR-GMTI)模式在实战中应用的瓶颈问题。文中分析推导了基于干涉相位检测运动目标的测速精度和定位精度,提出了基于知识辅助的高精度SAR-GMTI目标定位方法,利用基于SAR图像的道路检测,可以有效提高运动目标的定位精度,实测数据处理结果验证了方法的有效性。     

对图像配准误差稳健的分布式星载SAR地面运动目标检测及高精度的测速定位方法

图像配准误差、杂波相关性以及阵列误差等对分布式星载合成孔径雷达地面运动目标检测的性能有很大影响.针对这种情况,研究了一种基于多通道、多像素联合自适应处理的运动目标检测及测速定位联合实现方法,首先将多通道、多像素联合数据等效为一个简单的阵列模型,通过空间投影的方法估计出存在图像配准误差情况下的运动目标真实的导向矢量形式,然后利用最优波束形成的方法在抑制杂波的同时,通过搜索代价函数的峰值来估计动目标的径向速度,从而对其进行重新定位.性能分析及仿真结果表明,此方法大大提高了动目标检测性能及测速定位精度,对图像配准误差具有较强的稳健性.     

一种新的双孔径天线干涉SAR动目标检测方法

提出了一种基于双孔径天线沿航迹向干涉SAR进行动目标检测、测速及定位的新方法.该方法在分析杂波对消必要性的基础上,给出了进行地杂波对消、动目标检测、径向速度分量估计及定位的原理和实现方法.在恒虚警处理后,通过比较杂波对消后的残差图像与原始图像中运动目标和静止目标对消幅度的差异,检测出运动目标.同时,可以利用残差图象中杂波的对消特性进行运动目标径向速度的估算以及目标的定位.这种检测方法具有良好的杂波对消性能,能够完成被地面背景杂波掩盖的运动目标的检测、测速及定位.计算机仿真结果验证了其有效性.     

基于单个宽带脉冲的空间目标测距和测速方法

根据运动目标在宽带线性调频脉冲照射下的回波特点,提出了一种采用宽带单个脉冲对运动目标测速和测距的方法。该方法首先对回波信号进行STRETCH处理,然后对处理后的回波进行快速解线性调频,并用ESPRIT方法取代传统的FFT方法,从而大大提高了参数估计精度,实现了采用宽带单个脉冲对运动目标的同时测距与测速。仿真试验表明该方法具有良好的测量精度。     

基于FRFT的动目标检测模型与参数估计精度分析

采用分数阶傅里叶变换解决微弱运动目标的检测问题。首先,根据雷达发射的不同形式信号以及目标的运动状态,分别建立动目标回波模型,它们均可表示为频率和调频率参数未知的线性调频(LFM)信号,并给出相应的参数估计方法。然后,着重分析了信号观测时长、扫描步长、采样频率和信噪比等影响参数估计精度的因素,从实际应用出发,给出了实现LFM信号高精度参数估计的方法。最后,仿真分析了各个因素对参数估计精度的影响。结果表明,增加信号观测时长的同时适当缩小扫描步长,能够有效提高参数估计精度,同时能在低信噪比(SNR=-8 dB)下具有较高的检测概率(Pd=0.9),证明了理论分析的正确性。