一种循环迭代的MIMO雷达发射方向图设计方法

现有多输入多输出(MIMO)雷达发射方向图设计是通过优化信号相关矩阵来逼近期望方向图,可采用凸优化方法求解,但其计算量较大,不利于工程实现。针对上述问题,该文提出一种循环迭代的MIMO雷达发射方向图设计方法。该方法以加权最小二乘为准则,通过引入辅助变量,将对信号相关矩阵的优化问题转化为关于其Hermite平方根的二次优化问题,再以循环迭代的方式进行求解。对于均匀线阵,当采用均匀加权且离散化方位角在归一化空间频率域均匀采样时,可采用快速傅里叶变换(FFT)的方式进行求解,进一步提高计算效率。仿真结果表明,该方法所得发射方向图可以很好地逼近期望方向图,且具有较高的实时性。     

基于MIMO雷达的高分辨成像方法

以实现对空中目标的高分辨成像为目的,文章提出了基于MIMO雷达的技术解决方案.首先分析了MIMO雷达的工作原理和实现形式,而后建立了MIMO雷达成像模型,并推导出MIMO雷达多通道回波与目标空间频谱的对应关系.通过分析目标空间频谱的支撑区分布,论证了MIMO雷达阵列方位向的高分辨成像能力.最后进行了成像仿真实验.结果表明:在同等接收阵列条件下,MIMO阵列与实孔径阵列相比方位分辨率能够得到数倍的提高.     

非均匀MIMO-SAR体制基于衰减补偿的快速成像算法

提出了一种非均匀多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)体制下基于衰减补偿的毫米波快速成像算法.在图像重构过程中,该算法通过考虑信号沿空间路径的传播衰减,保留了回波模型中的幅度因子,并对回波中包含不均匀阵列位置信息的幅度项和相位项采用菲涅尔近似,进而将目标图像重构分解为两个子图像的求解问题,最后通过快速傅里叶变换(...     

基于24 GHz FMCW 雷达的二维近场成像系统

为进行隐藏危险金属制品的安检,文中提出了一种24 GHz 低成本毫米波成像系统。该系统采用低成 本24 GHz 商用调频连续波(FMCW)雷达作为扫描源,在方位角和仰角上合成大孔径,使用二维十字扫描平台,经 FMCW 雷达信号处理以及合成孔径雷达(SAR)处理使隐藏物体成像。低成本的射频外设只提供了一路中频实信号 供ADC 采样量化,在图像重建中,文中提出将单路ADC 采样量化后的中频数字信号通过希尔伯特变换成复信号,对 复信号加布莱克曼窗优化频谱,再对信号序列补零以减小频域栅栏效应,后采用空间匹配滤波器补偿相位偏差,通 过FMCW 雷达近场成像原理对目标成像。改进后的算法适用于低成本的雷达前端系统,只需一路ADC 采集的中频 数字信号即可使成像系统达到理论的合成孔径成像分辨率。     

UWB MIMO生物雷达多静止人体目标成像方法研究

由于临近多静止人体目标之间存在较强的相互干扰,仅利用单通道生物雷达的距离像难以区分多个静止人体目标。为解决上述问题,该文利用超宽带多输入多输出（UWB MIMO）生物雷达获取多静止人体目标的2维高分辨图像,从空间上更好地分隔多静止人体目标,然后基于UWB MIMO图像的慢时间序列对人体生理信号进行增强,有效抑制人体目标间的相互干扰。实测数据结果证明该文所提方法能够获得相互靠近的多静止人体目标的高分辨图像,使后续的多静止人体目标高性能检测与定位成为可能。      

基于最小均方误差NUFFT的SAR成像算法

在合成孔径雷达成像算法中，距离徙动算法（RMA）在大面积成像以及低波段的情况下成像效果良好，尤其对超宽带雷达成像有较好效果。但是RMA需要精确的插值，这就会引起庞人的计算量。文中将非均匀快速傅里叶变换（NUFFT）应用到RMA成像算法中，用NUFFT来替换RMA中的Stolt插值和距离向的逆快速傅里叶变换，去除了Stolt插值而引起的巨大的计算量，仿真结果证明了该算法的有效性。     

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。      

基于谱分析的分布式无源雷达非均匀成像

分布式无源雷达空间构型不规则,导致目标回波采样在空间谱域分布不均匀,目标反演质量较差。首先构建三维投影模式下的二维成像模型;对非均匀谱域进行量化分析,建立空间谱支撑域、扭曲度和RMSE三项指标评价空间谱填充非均匀度;然后提出一种快速高斯网格NUFFT的成像方法,通过高斯卷积核对非均匀采样回波在空间谱上进行平滑处理并进行过采样FFT,同时对高斯核进行分裂处理实现快速重构。仿真实验表明,本文评价指标合理评估了空间谱非均匀性,成像方法进一步改善成像质量,且大幅提高计算速度,验证了空间谱非均匀度对成像质量的影响。     

基于FGG NUFFT的穿墙成像雷达快速BP算法

针对穿墙成像雷达后向投影(Back Projection,BP)算法存在计算复杂度较高、内存需求较大等问题,本文提出了一种基于快速高斯网格化的非均匀快速傅里叶变换(Fast Gaussian Gridding Nonuniform Fast Fourier Transform,FGG NUFFT)成像算法,该算法能够有效加速BP算法。对经过联合熵值法抑制墙体杂波后得到的目标回波数据,首先将BP算法中像素点幅值与高斯核函数反卷积消除高斯平滑的影响,然后对均匀数据进行快速傅里叶变换,最后对得到的数据进行卷积运算实现对数据均匀平滑输出。该方法预先划分网格并存储系数,避免了重复运算。通过对基于时域有限差分法(Finite Different-Time Domain,FDTD)的仿真软件GprMax2D/3D所获得的穿墙雷达数据进行处理,仿真实验证明该方法在保证成像质量的情况下,有效降低计算复杂度与内存需求。     

MIMO雷达三维成像自适应Off-grid校正方法

在压缩感知成像算法中,真实目标点一般不会恰好落在预先划定的网格点上,这种网格偏离(Off-grid)问题会带来真实回波与测量矩阵之间的失配,严重降低雷达成像的性能。针对多输入多输出(MIMO)雷达3维成像的网格失配问题,该文提出一种自适应的Off-grid校正方法,基于Off-grid目标的稀疏回波模型构造贝叶斯概率密度函数,采用最大后验概率(MAP)方法求解含有失配偏差的稀疏像。与传统方法相比,该方法可以充分利用失配参数的先验信息,自适应地更新参数,降低了失配误差的影响,并能实现对稀疏目标和噪声功率的高精度估计。仿真结果表明,该方法可以有效地实现对网格失配的优化,具有精确且稳定的成像性能。     

一种基于相干积累CPF和NUFFT的机动目标ISAR成像新方法

机动目标的复杂运动导致散射体回波信号多普勒频率时变,给逆合成孔径雷达（ISAR）成像方位向处理带来困难.而传统的距离-多普勒（RD）成像方法、Wigner-Ville distribution（WVD）瞬时成像方法、Radon-Wigner等成像方法由于成像效果差或运算效率低等因素,不适合复杂运动目标的ISAR实时成像.针对这些问题,本文提出了一种基于相干积累三次相位函数（CPF）的机动目标ISAR成像新方法.首先,把平动补偿后的各距离单元数据,通过CPF变换到时间-调频率平面.然后,利用各散射体自项能量平行于时间轴分布特性,提出一种基于相干积累的交叉项和虚假伪峰抑制方法,进而得到各散射体在频率-调频率平面的高分辨分布特性.最后,通过向频率轴上的投影得到该距离单元目标的方位ISAR图像,并通过引入非均匀快速傅立叶变换（NUFFT）来降低算法计算复杂度.计算机仿真处理结果验证了该方法的有效性.     

一种基于MIMO技术的ISAR成像方法

传统的ISAR成像模型要求目标在积累期间近似做平稳运动,但由于其积累时间较长,目标飞行速度和姿态的变化将对成像效果造成很大的影响.本文将MIMO技术与ISAR成像相结合,提出了一种MIMO-ISAR成像方法,它采用一种特殊设计的M发N收线性阵列,发射一组M个同频带时域正交PCM信号,在接收端通过匹配滤波完成信号分选也即实现了距离压缩,然后基于PCA原理,以最小熵准则对目标水平速度分量进行估计后将整个积累期间的回波数据进行重新排列和插值,最后进行方位多普勒分辨成像并做MTRC校正.从理论推导及仿真实验结果来看,该方法在达到同样方位分辨率的前提下其积累时间最少时只有传统ISAR的 1 MN ,这极大的缩短了积累时间,从而使大部分飞行目标均能满足在积累期间近似做匀速直线运动的条件,扩展了ISAR成像的适用范围,提高了成像效果.     

时分MIMO滑坡雷达稀疏成像算法

针对现用于成像的MIMO山体滑坡雷达均匀线性阵列数目过多、数据处理复杂度高的问题，引入稀疏阵列时分地基MIMO雷达模型，提出一种基于逆傅里叶变换和混合匹配追踪算法的成像方法。首先通过对雷达回波信号作逆傅里叶变换实现距离向压缩，并进行近似相位补偿，然后采用一种基于时延补偿因子稀疏基的压缩感知算法实现方位向压缩。同时针对多目标成像的伪影点问题，方位向数据压缩引入子空间追踪算法和正交匹配追踪算法的结合算法重构出高分辨率且没有伪影的二维图像。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方法能够在低于传统均匀阵列的天线数目情况下实现目标高质量成像，且具有一定的抗噪性。     

SAR成像徙动变换对

在Chirp Scaling算法的研究基础上，本文提出了徙动变换对的概念。并找到了一种徙动变换对，这个变换对既可以实现SAR成像，也可以模拟出距离徙动影响，得到近似原始信号。仿真结果验证了本方法的有效性。     

一端固定的双站SAR体制下基于距离补偿的毫米波快速成像算法

本文提出了一种一端固定的双站SAR(OS-BiSAR)体制下基于距离补偿的毫米波快速成像算法.在图像重构过程中,该算法通过保留回波模型中的幅度衰减因子来补偿信号传播衰减,并根据目标回波方程特性对接收阵列维执行了卷积操作,最后通过快速傅里叶变换(FFT)以及相干累加等步骤求解出最终目标图像.仿真分析和实验结果表明,与OS...     

基于混合匹配追踪算法的MIMO雷达稀疏成像方法

多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新型的雷达体制,其成像兼具高分辨率与实时性的优点。由于观测区域的稀疏性,MIMO雷达成像可以用压缩感知的方法进行处理。而现有的MIMO雷达稀疏成像的贪婪恢复算法中,正交匹配追踪算法(OMP)存在成像图像有伪影的缺点,子空间追踪算法(SP)则受到低分辨率的困扰。针对上述问题,该文提出一种称为混合匹配追踪算法的压缩感知贪婪算法以实现MIMO雷达稀疏成像。通过将两种贪婪恢复算法结合起来,利用OMP 算法选择基信号的正交性和SP 算法具有基信号选择的回溯策略,来重构出高分辨率且没有伪影的雷达图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。