一种非均匀转动目标的ISAR自聚焦算法

在ISAR成像中,目标的非均匀转动会引入与散射点位置有关相位误差,无法用统一的相位误差函数表示,因此通常的自聚焦方法难以消除。针对加速转动目标,本文提出了一种基于离散调频傅立叶变换(discrete chirp-Fourier trans- form)的自聚焦算法。在预先选定的距离单元上,利用离散调频傅立叶变换提取最大功率散射点对应的调频信号,并以之为参考信号消除目标平动引起的相位误差。然后,利用同样的方法,在多个距离单元上提取最大功率散射点对应的调频信号,根据该散射点信号估计目标非均匀转动的参数,并进行非均匀采样,去除非均匀转动的相位误差。将该算法应用于仿真试验和实测数据的ISAR成像中,都得到了较好的聚焦结果。     

一种改进的SAR反投影图像相位梯度自聚焦方法

反投影(BP) 算法是一类经典的合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BP在已知航迹条件下可以实现数据的高精度聚焦。但是,BP重建图像中,运动误差导致的目标散焦通常沿着不同的方向存在,残留距离徙动不能严格限制在一个距离分辨率单元内,运动补偿困难。文中提出了一种修正投影栅格的子带宽相位梯度自聚焦(PGA)处理方案。其中,基于数据采集平面的非均匀栅格重建图像,完全去除了目标散焦方向的空变特性。然后,对子带宽分解的反投影数据进行PGA运动补偿并拼接得到全分辨率图像。最后,点目标仿真验证了该方法的有效性。     

大测绘带合成孔径声呐斜距向分段运动补偿分析

运动误差是限制合成孔径声呐实现高分辨率成像的重要因素。对运动误差在斜距向空变性特点进行分析,研究斜距向分段策略,提出适用于大测绘带合成孔径成像声呐的斜距向非均匀分段补偿方法。沿地距向对回波数据均匀分段,借助距离压缩效应可得到斜距向的非均匀子段,顺应运动误差“先快后慢”的空变规律,实现更准确的误差补偿。仿真结果表明,经过非均匀分段补偿后,目标方位向峰值旁瓣比降低,目标与背景的对比度增强,远近目标聚焦差异性减弱。斜距向非均匀分段补偿方法通过区别处理空变程度不同的远近距离处的回波数据,对大测绘带合成孔径声呐在近距处的成像结果改善尤其明显。      

一种基于改进A2DC的机载双基杂波谱补偿方法

机载双基预警雷达目标探测系统具有较高的安全性和稳健的探测性能,但其非理想探测构型会造成杂波的非平稳性。传统自适应角度多普勒补偿(A2DC)方法对每个距离门的杂波数据进行空-时两维谱中心的估计,能够有效地补偿双基杂波因复杂构型引入的非平稳误差。然而,当回波中有较强的目标干扰信号时,自适应角度多普勒补偿方法会错误地估计该距离门杂波信号的空-时中心频率,造成目标信号产生相消现象。针对该问题,文中提出一种基于改进的A2DC的双基杂波谱补偿方法。所提方法将自适应角度多普勒补偿和广义内积法相结合,在杂波非平稳误差初步补偿之后剔除含有“疑似目标”的非均匀距离样本;并用该距离门附近样本的杂波谱中心估计参数构成相应的补偿矩阵,对该距离单元杂波数据进行角度-多普勒域的谱误差精确补偿;最终根据双基杂波非平稳误差精细化补偿后的样本数据,实现地理杂波的有效抑制,且有效避免了动目标信号因空域相消导致信杂噪比严重降低的问题。机载双基雷达杂波抑制和动目标检测的仿真实验结果表明,所提方法在面对多目标信号干扰时具有优良的双基杂波距离依赖补偿效果,从而完成稳健的地理杂波对消和动目标信号的可靠探测。     

基于距离单元筛选快速最小熵的含旋转部件目标相位补偿方法

该文针对逆合成孔径雷达成像中某些含旋转部件雷达目标,其回波多普勒中心受到旋转部件微多普勒的扰动,使得对回波初相的估计和补偿精度下降,从而导致目标主体成像质量变差的问题,提出一种自适应的距离单元筛选快速最小熵相位补偿方法.该方法利用筛选得到的仅包含目标主体散射点的距离单元数据完成相位校正,既提高了相位补偿的精度,又能加快搜索效率.最后通过实测数据说明该方法的有效性.     

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.     

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。      

稀疏采样数据大转角高分辨ISAR成像技术研究

针对方位向稀疏采样条件下,大带宽大转角ISAR高分辨成像时,转动分量引起的一维距离像中目标散射点的距离走动和空变二次相位问题,研究了一种稀疏采样数据ISAR高分辨成像方法。对于方位向稀疏采样数据,该方法在包络对齐和相位补偿后,将Keystone变换和稀疏恢复相结合,实现方位向稀疏采样数据距离走动校正和缺失采样位置一维像重建,接着采用基于LVD变换的二阶相位估计方法对二阶转动相位进行估计并补偿,完成高分辨成像。计算机仿真和暗室测量数据验证了该方法的有效性。     

机载双基地雷达杂波距离依赖补偿方法

针对杂波距离依赖造成空时自适应处理器性能下降问题,提出一种基于最小二乘估计的聚焦矩阵补偿方法。首先,利用最小二乘方法估计杂波幅度,选取幅度较大的杂波点;其次,根据杂波点的空时导向矢量求解聚焦矩阵,通过聚焦矩阵直接对训练数据进行线性变换;最后,根据变换后的数据估计出待检测单元的杂波噪声协方差矩阵,进而求出自适应权值矢量。该方法采用非均匀采样求解聚焦矩阵,杂波抑制性能更好,仿真实验验证了所提方法的有效性。      

基于自适应Chirplet分解的非均匀转动目标ISAR相位聚焦

在ISAR成像中,由非均匀转动引起的相位误差与散射点的径向位置有关,传统的相位聚焦方法难以采用统一的相位校正函数来进行补偿。针对此问题,提出一种基于自适应Gaussian包络Chirplet分解(AGCD)快速算法的相位补偿方法。该方法在任意选取的距离单元上,利用Gaussian包络Chirplet分解得到两个较强散射点所对应的线性调频信号参数,并结合多特显点处理(PPP)模型,对由平动和非均匀转动造成的相位误差分别进行补偿。该方法计算量小,估计精度高,且没有孤立强散射点的要求。仿真实验结果表明了它的有效性。     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

分布式小卫星SAR系统地面运动目标检测方法

本文研究了分布式小卫星SAR系统的地面运动目标检测(GMTI)方法,并解决了小天线带来的距离/多普勒模糊,以及超稀疏阵带来的高旁瓣问题.本文方法的主要思想是利用空时自适应处理(STAP)把地面运动目标谱与杂波谱分离开,然后再利用SAR成像处理对分离开的地面运动目标谱进行聚焦.针对超稀疏阵的高旁瓣模糊问题,提出通过导向扫描空时平面来克服盲速影响.     

一种基于宽带MIMO雷达时域成像的阵列布阵模型

多输入多输出(MIMO)霄达足近几年发展起来的一种新慨念雷达体制.为了进一步降低宽带MIMO雷达的阵列规模和硬件复杂度,使MIMO雷达成像技术实用化成为可能,结合改进型后向投影(BP)成像算法,提出了一种非均匀线阵成像系统阵列布阵模型.提出的阵列布阵模型通过成像系统方位向分辨率婴求和目标方位向成像场景大小确定阵元间距,使得系统的阵列规模和硬件复杂度显著降低.同时,时域成像算法的使用避免了频域算法存在的采样定理限制,有效增强了阵列设计的灵活性,并使得成像阵列规模和硬件复杂度得到进一步降低.最后仿真实验验证了该成像系统布阵模型的正确性和有效性.     

前视成像中Keystone变换残余距离走动的频域补偿

空载平台采用扫描模式进行前视成像时,平台运动会导致目标积累时间内出现距离走动和多普勒模糊。Keystone变换可以补偿前视扫描时间内目标的跨距离单元走动,但是在发生多普勒模糊的情况下,Keystone校正的模糊数补偿可能引入速度残差,导致目标定位误差。针对此,本文研究了空载平台前视成像的Keystone校正方法,提出一种在频域补偿Keystone变换残余距离走动的方法,即基于速度残差进行距离走动校正降低残余包络误差,实现目标的聚焦与准确定位。基于单脉冲前视成像的理论分析与仿真实验验证了所提出算法的有效性。     

基于伪逆极坐标傅里叶变换的快速ISAR方位定标

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,由距离多普勒或时频分析方法得到的ISAR图像方位向仅是目标的多普勒频率分布,不能反映目标的真实形状,需对ISAR图像进行方位定标。该文提出一种快速的ISAR方位定标方法来估计目标的旋转角速度(RAV)。首先,该方法利用高效的伪逆极坐标快速傅里叶变换把两幅不同时刻ISAR图像的旋转运动转化为沿极角的平移运动。然后,在极坐标域定义了一种新的积分相关代价函数来粗估目标的RAV。最后,通过采用二分法估计得到最优的RAV,进而实现ISAR方位定标。相比于现有方位定标算法,所提方法避免了插值操作带来的精度损失和高计算复杂度问题。计算机仿真和实测数据实验结果证明了所提方法的有效性。     

空间碎片的低分辨雷达二维成像及其运动补偿算法

地基雷达一直是空间碎片监测的强有力工具,现有的雷达数据处理方法的缺陷逐渐显现,需要新的方法以应对空间环境的日益恶化。本文针对空间碎片特有的运动特征和物理特征,给出了一种利用低分辨雷达获取小尺寸空间碎片二维雷达成像的方法。该方法通过对目标的窄带雷达回信号的相干积累得到目标的瞬时一维横向像,然后将一维横向像序列按照转动角度重排,最后利用各散射点横向距离投影的正弦变化特征,在过距离零点的圆上进行幅度非相干积累获得目标二维图像。分析了目标平动对成像的影响,并给出了基于最小熵准则的运动补偿算法,点目标的仿真结果验证了成像算法和运动补偿算法的有效性。     

基于时频分析的高频雷达目标检测与定向

针对宽波束高频雷达对非平稳目标探测的问题,提出了一种新的基于线性时频分析的目标检测与定向方法,即先从时频面上检测出目标的时频脊,然后沿脊线对线性时频表示采样形成阵列快拍,进行空间谱估计.分析了目标横向运动对空间谱估计的影响,提出了横向运动补偿及目标时变方位和横向速度估计的方法.雷达实测数据处理表明,本文方法能有效地应用于宽波束高频雷达对非平稳目标的探测中.     

基于时分MIMO的地基雷达高分辨率成像研究

基于时分多输入多输出(MIMO)的地基雷达成像有许多很好的应用价值,比如替代合成孔径雷达成像在山体滑坡监测方面的应用。针对基于时分MIMO的地基雷达高效高分辨率成像,该文提出一种基于逆傅里叶变换脉冲压缩和波束形成的成像算法。雷达通过步进频连续波技术获得高距离向分辨率,利用MIMO技术获得高方位向分辨率。通过逆傅里叶变换法实现雷达数据距离向压缩,采用波束形成算法实现雷达数据方位向压缩。同时该算法还针对MIMO天线阵列所引起的回波信号相位不连续问题进行了适当的校正,在保持算法高效性的同时提高了成像质量。根据真实的山体滑坡监测成像场景参数,通过数值仿真验证了该成像算法的可行性,应用在山体滑坡监测上理论效果良好。     

基于多快拍图像联合的MIMO雷达三维成像方法

为了提高多输入多输出(MIMO)雷达三维成像沿运动方向的方位分辨率,该文从多快拍图像联合利用的角度入手,提出一种新的多输入多输出-逆合成孔径雷达(MIMO-ISAR)三维成像方法。其基本思路是通过对一段时间观测下二维平面阵列获取的多个单快拍三维图像进行相干处理,沿着散射点线性拟合的方向提取峰值并重构出新的三维图像。仿真实验结果表明,与单快拍三维成像方法相比,该方法可以显著提高成像结果沿运动方向的方位分辨率;与现有基于重排和插值的经典MIMO-ISAR方法相比,该方法对慢速和快速运动目标均适用,得到的成像结果聚焦良好并能够有效抑制沿运动方向的旁瓣。      

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...