基于时频分析的ISAR瞬时成像算法

基于传统R-D算法(Range Doppler Algorithm)的ISAR成像是基于目标平稳运动的假设,而对机动目标,由于R-D算法将相同散射点不同时刻表现的不同频率压在一起,从而使散射点展宽、图像模糊不清.文中首先分析经典傅里叶变换与时频分析的本质区别;然后阐述几种典型的时频分布的交叉项干扰情况、时频聚集性能,与其他时频分布相比.重排Gabor时频分布性能优良,不仅时频聚集性好,而且无交叉项干扰,对目标瞬时成像效果较好;最后,仿真和实测数据验证了成像算法的有效性.     

基于FRFT的机动目标ISAR成像算法

研究目标机动性不太剧烈、散射点子回波序列多普勒变化满足一阶近似条件下的机动目标ISAR实时成像问题.提出了一种新的基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的机动目标ISAR距离一瞬时多普勒成像算法,用FRFT代替传统的快速傅里叶变换(FFT)实现目标的方位向分辨,利用目标运动的先验信息缩小算法的搜索范围,提高运算效率.实测数据处理结果表明该算法较好地解决了机动目标成像问题.与已有的机动目标成像算法相比,该算法在保证成像质量的前提下,大大减小了运算量,可用于机动目标实时成像.     

基于综合时频分析的机动目标ISAR成像

传统的ISAR距离-多普勒成像算法基于目标平稳飞行假设。当目标作机动飞行时,转速和转轴经常是时变的,若用传统方法成像,会使图像模糊,甚至无法辨识。这时需要分距离单元进行时频分析,得到距离-瞬时多普勒图像。文中提出的综合平滑伪魏格纳分布克服了平滑伪魏格纳分布不能在时频分辨率和抑制交叉项两方面同时达到较好的缺点。最后以旁瓣电平、交叉项干扰抑制、方位分辨率损失等指标定量分析了两者的性能。仿真结果证实了文中方法在对机动目标成像中的优越性。     

基于运动参数非搜索高速机动目标检测

该文提出一种新的高速机动目标检测与参数估计算法。首先,通过二阶Keystone变换(KT)消除距离频率与慢时间的二次耦合,并计算对称瞬时自相关函数(SIAF)。其次,对SIAF不同维依次进行尺度逆傅里叶变换(SIFT)、尺度傅里叶变换(SFT)和快速傅里叶变换(FFT)实现能量积累,在新的参数空间进行峰值检测得到径向速度模糊数和径向加速度估计值。最后,根据估计的参数构造补偿函数对距离徙动和多普勒扩散进行补偿,并通过KT算法实现目标检测和距离、模糊径向速度的估计,结合补偿的径向速度模糊数计算出不模糊径向速度。 由于不需要进行参数搜索,并且SIFT和SFT均能通过FFT快速实现,因此算法计算量得到大幅度减小。仿真实验验证了该算法的有效性。     

一种新的跳频信号跳速盲估计算法

提出一种全新的跳速估计联合算法,即将数据在相位微商快速傅里叶变换(PDFFT)前期处理的基础上,再进行差分处理,最后利用最小二乘(LS)法进行线性拟合最终估计出跳速。仿真结果表明,该算法计算量远小于传统的短时哈特莱变换、小波变换和魏格纳分布(WVD)系列,略大于短时傅里叶变换;在估计精度上与前3种方法相当却远高于后者,因而该法很适合实时跳频信号分析。     

基于外场测试数据的机动目标ISAR数据产生方法

机动目标成像识别是ISAR领域研究的热点,通常用散射点模型仿真数据来研究机动目标成像.提出了基于外场测试数据的插值变采样机动目标数据产生方法,以匀加速运动模型为例,给出机动目标慢时间插值信号产生模型和傅里叶变换插值变采样算法,利用该方法可产生不同机动参数要求的机动目标ISAR数据.以仿真信号和外场实验数据插值处理为例对该方法进行了验证,给出了原始数据和插值数据的ISAR成像结果.该方法对研究非合作机动目标ISAR成像有很好的应用前景.     

Radon-Wigner变换法加速目标多普勒回波提取

目标加速运动会使雷达回波多普勒频谱展宽,导致傅里叶频谱分析方法信噪比下降、分辨率降低。为此给出了基于Radon-Wigner变换(RWT)的加速目标脉冲多普勒回波提取方法。论述了加速机动目标的脉冲多普勒雷达回波模型和傅里叶变换频谱分析方法,给出了基于RWT的雷达多普勒二次相位信号提取方法。对傅里叶变换和RWT方法进行了仿真比较,表明RWT具有较强的输出信噪比和速度加速度分辨能力。     

ISAR机动目标的平动补偿和瞬时成像研究

机动目标成像近年来受到广泛注意.本文首先讨论平动补偿,它通常可以分解为两步进行──包络对齐和自聚焦,分析表明,针对平稳目标的包络对齐方法仍然适用于机动目标,而根据相干积累原理,已有的自聚焦方法从理论上和实际上都不是最优的,我们提出适用于机动目标和平稳目标的迭代相干积累自聚焦(ICSA)算法,PGA(相位梯度算法)是ICSA算法的一个特例; 然后,本文讨论机动目标的瞬时成像,它实际上是一个瞬时谱估计问题,已有的一些瞬时成像方法只适用于散射点子回波为线性调频信号(多普勒分布为直线).针对时频分布为非直线的情况,我们提出用自适应窗短时chirplet分解方法估计信号的瞬时频率和瞬时幅度,并结合"洁净"技术,提出了快速自适应窗短时chirplet分解成像(ACDI)算法.实测数据的处理表明本文提出ICSA算法和ACDI算法是有效的.     

反射层析激光雷达实现小远目标超分辨成像

<正>反射层析激光雷达是一种新型成像探测技术手段,探测系统发射脉冲激光束对目标进行全覆盖,通过其与目标之间的相对运动,多角度准确获取包含目标表面反射分布信息的回波数据,并解算得到反射系数投影分布。根据傅里叶切片定理,投影数据的一维傅里叶变换和目标投影图像的二维傅里叶变换相等,利用专用算法进行重构处理,从而实现激光垂轴方向的目标投影成像。该成像方式在激光回波信噪比足够大的情况下,成像分辨率与探测距离、系统孔径无关,而主要与激光脉冲宽度、探测电路带宽和采集系统采样率有关。     

线性调频步进信号雷达目标运动参数估计方法

针对目标运动对线性调频步进信号雷达成像的影响,提出一种基于时频分析的目标运动参数估计方法。对差频处理后的各簇回波信号进行快速傅里叶变换,利用变换后信号与子脉冲序列的线性调频关系,通过维格纳分布和Radon变换对目标不同时刻运动参数进行估计。结合二值数学形态学与图像边缘检测方法提高对多散射点目标运动参数估计的精度。在此基础上,针对目标可能出现的变速运动情况,利用最小二乘算法拟合整个成像时间内目标运动速度的变化,较好地实现对机动目标的运动参数估计。仿真实验验证了本文方法的有效性。     

基于SVA算法和时频分析的ISAR成像

研究了时频分析在ISAR成像中的运用,论述了一维SVA算法和改进的二维SVA算法在提高图像分辨率、降低信号自身旁瓣电平方面的优势。在此基础上,提出将两者联合运用到机动目标的逆合成孔径雷达成像中,改善了传统的距离-多普勒算法对机动目标成像的模糊现象。实验结果证明了此方法的正确性和有效性。     

基于Radon—ambiguity变换的ISAR成像算法

非匀速旋转目标和机动目标成像是逆合成孔径雷达(ISAR)技术的一个重点和难点，经典的距离-多普勒(RD)算法对其成像效果不佳。本文首先分析了ISAR成像回波信号模型，然后在对目标多普勒变化曲线作一阶近似的条件下提出了基于Radon—Ambiguity变换(RAT)的ISAR成像算法。最后进行仿真实验，仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

压缩感知机动目标ISAR成像新方法

基于Fourier基的压缩感知（Compressed Sensing,CS）算法已被成功应用于平稳运动目标的逆合成孔径雷达（Inversed Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像。但由于建模时对ISAR回波方位相位高次项的忽略,Fourier基矩阵对机动目标回波数据方位信息的稀疏表示失效,导致对机动目标的成像在方位向模糊。鉴于时频分析技术良好的时频局部化特性,将其引入到雷达回波方位向分析中,以改进用于表示雷达回波数据的稀疏基,实现对选定时间切片内回波数据多普勒频率的稀疏表示。改进后的基矩阵在通过CS技术解析回波在时间切片内方位信息的同时,又保证了利用有限数据成像的分辨率。与基于Fourier基CS成像等现有方法相比较,新方法在方位向的成像质量上有较大改进。仿真实验验证了算法的有效性。     

基于器官跟踪的人脸实时跟踪方法

头肩序列图像的人脸跟踪有着广泛的应用,但目前的大多数跟踪算法难以同时满足精确与快速的要求.本文提出了一种基于器官跟踪的人脸实时跟踪算法,利用形态学运算对嘴进行跟踪,进而通过对人脸对称性的分析,实现了对头肩序列中人脸的跟踪.由于算法只涉及简单的形态学运算^[1]和局部的旋转运算,速度达到实时要求,同时人脸对称性的分析保证了跟踪结果的精确性.     

基于自适应chirplet变换的ISAR瞬时成像的快速算法

在逆合成孔径雷达(ISAR)瞬时成像中,针对自适应chirplet分解方法运算量大,对信号的逼近精度有限等问题,提出了一种瞬时成像快速算法。该方法在参数粗搜索的基础上,将多维参数搜索过程转化为超越方程的求解问题。与传统方法比较,该方法不仅运算速度快,计算量小,而且参数估计精度高。仿真和真实雷达数据用此方法均能成出质量较好的ISAR图像。因而此快速算法是一种有效的ISAR瞬时成像的快速算法。     

适合于大型平稳和机动目标的成像算法

逆合成孔径雷达成像一般采用距离-多普勒(R-D)成像方法[1],在这方法中,距离走动一般不予考虑,实际当目标较大,目标周围散射点通常发生较大的距离走动,我们已经提出一种距离走动校正方法[2]但是这种方法一般要求散射点分布比较稀疏,且多普勒走动不严重,对于机动目标,这方法就失效了,为此,我们提出,根据低分辨回波或高分辨回波,对目标中心或重心对准聚焦后,在目标数据域通过时间的尺度变换,即通过keystone插值的方法(或者方位向DFT-IFFT,或方位向SFT-IFFT),校正距离走动,距离压缩后(IFFT),对平稳飞行目标,只需要方位压缩(方位FFT),就可获得目标像,对机动目标,要分距离单元进行时频分析,可以采用已有的瞬时成像方法,获得距离一瞬时多普勒动态像,仿真数据和实测数据的处理表明这种方法是有效的.     

机载雷达海面舰船目标ISAR成像技术研究

利用ISAR/SAR技术获得海面舰船目标的二维像是实现舰船目标分类识别的重要手段.文中研究了高海情条件下的机载雷达舰船目标ISAR成像方法,包括基于迭代相关的包络对齐、改进的"秩一"自聚焦相位补偿及利用"clean"技术的多分量调幅-调频信号参数估计的瞬时成像方法.实测数据成像结果证明了算法的可行性.     

ISAR成像的越距离单元走动校正

逆合成孔径雷达(ISAR)对平稳飞行的目标成像,一般采用简单的距离多普勒(R-D)算法,对于机动目标,由于多普勒的时变特性,对于通常的R-D算法不超越多普勒单元的假设不再成立。该文主要针对大中型飞机,为了得到几十厘米的横向分辨率,特别是在雷达波长不很短时(如 S,L 波段),目标两侧的散射点经常发生越距离单元走动的情况下,讨论了产生越距离单元的原因及补偿方法,计算机仿真和实际数据处理说明本文方法是有效的。