New ISAR imaging interval selection method for ship targets on the sea

Ship targets on the sea swing because of the sea wave, which leads to instability of the rotation speed and variation of the image project plane. As a result, imaging interval selection should be taken into consideration in order to obtain a high quality ISAR image. In this paper, firstly, the relationship between effective rotating speed and image project plane is analyzed in detail, by which the conclusion that the image project plane is stable and the resolution of the ISAR image is best when the valid speed of rotation of a ship target is highest is drawn. Then a new method to select favorable imaging interval based on the rotation speed of ship targets is proposed. In comparison with existing methods, the proposed one can select a better period for ISAR imaging, which leads to an imaging result with higher quality. The effectiveness of the proposed method is verified by simulation and real data processing result.     

基于LWVD的机动目标ISAR成像新方法

为了提高机动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像质量,提出了基于LWVD(L-Wigner-Ville分布)的机动目标ISAR成像新方法,通过计算回波数据不同距离单元的LWVD,得到不同时刻目标的瞬态ISAR像.与已有的时频分布相比,LWVD的时频聚集性进一步提高,而且对于多分量信号不存在交叉项干扰,计算简单,仿真数据结果验证了本文方法的有效性.     

一种统计RELAX方法的ISAR成像研究

针对在传统超分辨ISAR成像中仅依靠能量判断距离单元中的散射点数目可能会引起虚假点或散射点漏检的问题,提出了一种统计RELAX超分辨ISAR成像方法,该方法充分将目标所处环境的背景噪声与杂波的统计信息用于散射点的提取中,按照期望的虚警率设置检测门限,对所有的距离单元的回波信号进行高斯性检测, 确定存在散射点的距离单元, 最后利用统计RELAX超分辨技术进行散射点的提取并最终成像．实测数据的处理结果验证了该方法的虚假点远少于传统方法, 并且可充分表现目标的几何细节特征．     

一种高效的非均匀转动目标成像方法

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,目标的非均匀转动会造成图像的严重散焦．针对这一问题,提出一种高效的成像方法．该方法首先对同一距离单元的方位向回波数据进行时频分析,接着根据目标转速与尺度变换因子的对应关系,用不同尺度因子对中心时刻的频率分布进行尺度变换构造出参考信号,通过求解各个时刻的频率分布与参考信号的相关系数,估计出目标的旋转速度变化情况,然后沿方位向进行重采样以补偿目标旋转速度变化的影响,最后进行成像处理得到聚焦良好的目标图像．该算法对每个时刻目标转动速度的变化都进行了精确的估计和补偿,因此它适用于转动速度任意变化的情况．另外,该算法需要的计算量较少,适用于实时处理．仿真和实测数据的处理结果验证了该方法的有效性．     

两种线性时频分布在机动目标ISAR成像中的应用

研究短时傅里叶变换和Gabor变换在机动飞行目标ISAR成像中的应用.通过对回波数据进行短时傅里叶变换或Gabor变换,得到不同时刻的高分辨瞬时多普勒谱,然后对观测数据段的不同时刻进行瞬时成像.仿真数据和外场实测数据验证了本方法的优越性.     

ISAR imaging algorithm for targets with the complex motion based on the high-order ambiguity function-Lv's distribution

In ISAR imaging for targets with the complex motion, since the azimuth high order phase terms caused by the time-varying rotation vector will deteriorate the azimuth focusing quality, the traditional RD algorithm and LFM model are not appropriate. Thereby, in the case when the received signal can be modeled as cubic phase signals (CPSs), this paper proposes an ISAR imaging algorithm based on HAF-LVD (high-order ambiguity function-Lv's distribution). First, this algorithm defines a novel double lag parametric instantaneous autocorrelation function, and then applies the scaling operator to remove the coupling and utilizes FFT to achieve the energy accumulation. Finally, the non-searching estimation of the moving parameter and the ISAR images for targets are accomplished by the obtained HAF-LVD. Because of the introduction of the scaling factor, this algorithm can flexibly deal with more changeful and hostile ISAR environment without loss of the anti-noise performance and computational efficiency. Simulation results validate the effectiveness of the ISAR imaging approach.     

解线频调步进频率ISAR成像研究

提出一种采用两次相干化处理实现对解线频调步进频率的逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法．首先对回波进行相干化预处理,以估计运动目标的参数,并对相干化后的回波进行补偿;之后,采用相位相干化技术对残留相位误差进行校正,并利用时域带宽拼接技术获得目标的高分辨一维距离像．最后利用传统方位成像算法获得目标的高分辨ISAR图像．仿真数据验证了该方法的有效性．     

应用联合自聚焦实现低信噪比ISAR成像平动补偿

传统逆合成孔径雷达(ISAR)平动补偿中,由于低信噪比下包络对齐无法精确实现,因此会导致后续相位自聚焦的精度受到限制．针对该问题,提出了一种包络相位联合自聚焦算法．该算法可以实现低信噪比下对ISAR目标复杂的平动分量进行补偿．利用二维ISAR图像熵作为目标函数,结合阻尼牛顿法进行最优化求解,在低信噪比下完成对平动分量的精确估计．另外,考虑到直接采样模式下,ISAR回波包络的缓变特性,对应平动分量可用有限阶多项式进行拟合．因此,利用归一化多项式拟合实现估计参数规模的简化,提高了估计精度和效率．Yak-42实测数据验证了该算法在低信噪比下的有效性和可靠性．     

利用尺度不变量特征的ISAR二维像自动识别技术

在平移、旋转、投影和遮挡等条件下,逆合成孔径雷达对目标成像不理想,会导致逆合成孔径雷达二维像目标识别困难．针对这个问题,提出了一种新的逆合成孔径雷达二维像特征提取方法,可以在不同的目标姿态获得有效的识别结果．利用尺度不变量变换,提取逆合成孔径雷达二维像的尺度信息,并按照从大到小的顺序重新排列,称为顺序尺度．将顺序尺度截取相同长度作为不变量特征,利用基于支持矢量机的识别算法选择RBF核函数,对逆合成孔径雷达二维像进行目标识别．仿真结果表明,利用顺序尺度作为特征变量,可以对逆合成孔径雷达二维像进行有效识别．     

3D打印AlSi10Mg合金组织性能研究

二维稀疏舰船目标的三维干涉ISAR成像

王勇^1,2,陈雪飞^1,2

(1.哈尔滨工业大学 电子工程技术研究所,哈尔滨 150001;

2. 对海监测与信息处理工业和信息化部重点实验室 哈尔滨 150001)

创新点说明：

提出一种当舰船目标回波处于两维稀疏情况时的三维InISAR成像算法,具体创新性可说明如下：

1） 首先将距离维稀疏回波进行稀疏重构;然后利用全局类补偿方法对重构后的信号进行包络对齐、相位校正和图像配准;接着考虑舰船目标在成像时间内近似为平稳运动,对接收的稀疏回波提取出有效数据,进行方位压缩得到目标的高分辨ISAR图像;最后通过干涉处理得到目标的三维几何重构图。

2） 本文所提方法解决了回波两维稀疏情况下舰船目标的三维InISAR成像问题,可有效适用于回波距离维随机缺失、方位维随机缺失和块缺失的情况;相对于传统的三维成像算法,本文算法可得到更好的成像结果。

研究目的：

为解决回波处于两维缺失时舰船目标的三维InISAR成像问题,提出一种针对回波距离维随机缺失、方位维随机缺失和块缺失时的舰船目标三维InISAR成像算法。该算法具有一定的有效性和实用性,可实现在方位维回波随机缺失75%时的成像,块缺失中有效回波仅占接收回波1/8时的舰船目标三维InISAR成像。

研究方法：

1）对回波距离维随机缺失数据采用梯度自适应算法进行稀疏重构,得到重构的回波;

2） 利用全局平均一维距离像熵最小算法估计出中心雷达回波中目标的运动参数,利用该参数对各雷达回波进行距离对准;

3） 利用联合相位校正算法对包络对齐后的三雷达回波进行处理,在实现回波相位校正的同时消除回波间的波程差,实现各图像间的配准;

4） 将成像时间内舰船目标的运动近似为平稳运动,提取出接收回波中的有用数据进行方位向压缩后得到三幅ISAR图像;

5） 分别沿两基线进行干涉处理,并结合测距信息即可得到目标的三维几何重构,从而实现回波两维缺失时舰船目标的三维InISAR成像。

研究结果：

1） 由不同稀疏重构算法对距离维信号的重构误差对比图可看出,本文中的梯度自适应算法能获得更好的结果;

2） 由回波两维随机缺失时舰船目标的三维InISAR成像结果可看出,回波在不同的缺失情况时均能得到目标很好的三维图像,即使回波中有效数据仅占25%时。

3）由距离维随机缺失、方位维块缺失时舰船目标的成像结果可发现,本文算法对处于不同缺失情况下的回波均能实现目标的三维几何重构,表明了该算法的有效性。

4） 通过对采用不同图像配准算法的舰船目标三维几何重构图分析可以发现,本文算法更适用于稀疏孔径下目标的三维InISAR成像。

结论：

当雷达接收回波处于两维稀疏时,传统的运动补偿和图像配准算法将无法获得目标运动的精确补偿和图像间的精确配准,使得稀疏孔径下舰船目标的二维成像质量下降,三维几何重构精度偏低。本文提出一种针对回波处于两维稀疏时舰船目标的三维InISAR成像算法,仿真实验结果可看出,该算法适用于回波处于距离维随机缺失、方位维随机缺失或块缺失的舰船目标三维成像,验证了所提算法的有效性。

关键词：3-D InISAR, 两维稀疏,梯度自适应算法,平均一维距离像,联合相位校正

     

利用时间-调频率分布特性的复杂运动目标ISAR成像研究

针对海面舰船目标的复杂运动所引起的调频率的变化并导致方位聚焦质量下降的问题,提出了一种新的基于TC-DechirpClean(时间-调频率平面的解调频Clean搜索方法)的瞬时成像方法,在方位信号的时间-调频率平面内,利用信号散射点调频率变化率的一维搜索方法得到信号的调频率的变化率和调频率值,同时,在补偿高次相位后做FFT变换,根据幅度最大的位置来确定信号的中心频率和幅度信息,重构有用的回波信号,最终对目标进行ISAR成像．实测数据成像结果证明了该方法能有效地解决调频率的变化所造成的方位聚焦质量下降的问题．     

High-Resolution ISAR Imaging Based on Sparse Iterative Covariance-Based Estimation

基于协方差稀疏迭代谱估计的ISAR高分辨成像

王勇^1，2，张荣政^1，2

(1.哈尔滨工业大学 电子工程技术研究所，哈尔滨 150001;

2. 对海监测与信息处理工业和信息化部重点实验室 哈尔滨 150001)

创新点说明：

提出一种基于协方差稀疏迭代谱估计（SPICE）的ISAR高分辨成像算法，具体创新性可说明如下：

1）首先在回波数量有限的情况下使用SPICE算法估计ISAR方位像上的多普勒谱，进而得到高分辨率的成像结果。

2）本文所用方法解决了传统方法处理回波数量有限或者转角很小的ISAR数据分辨率不够的问题，相比于主流的压缩感知方法，该方法不需要预先设置任何参数。对比同类的谱估计方法，该方法的分辨率更高。

3）为解决SPICE方法计算量大的问题，给出一种基于G-S分解的快速实现方法，降低了运算复杂度。

研究目的：

由于实际系统可能具有有限数量的回波或者一些回波受到强干扰，因此传统的基于FFT的距离多普勒算法的分辨率可能无法满足要求。当相干累积角度受到限制时，有必要使用高分辨率方法进行ISAR成像。本文提出一种基于协方差稀疏迭代谱估计（SPICE）的ISAR高分辨成像算法。该算法具有全局收敛性，不需要预先设置参数，能有效提高成像分辨率。针对SPICE方法计算量大的问题，本文提出了一种改进方法。

研究方法：

1）对回波数据进行解线性调频处理，对其得到的每一个一维距离像进行运动补偿消除平等分量。

2）将有效数据中每一个距离单元内的方位向数据视为一个稀疏的复合频率信号，使用改进的SPICE算法估计信号的频谱，将其作为方位向压缩的结果，从而得到清晰的成像结果。

研究结果：

1）文中进行了针对一维线谱数据的频谱仿真实验，说明了SPICE算法对于数据量很小的信号频谱估计的精确性。

2）文中使用IAA算法及SPICE算法进行了仿真MIG-25和Yak-42数据的小转角成像实验，实验结果说明，SPICE算法能够在获得回波很少的情况下获得清晰的目标图像，有效提高了成像的分辨率。

3）文中将使用SPICE算法的成像结果与IAA算法成像结果进行了定量对比，说明了SPICE算法的优越性。

结论：

1）本文提出的基于协方差稀疏迭代的ISAR高分辨成像算法在不需要设置任何参数的同时利用信号的稀疏性，有效地提高ISAR成像的分辨率。

2）为减少计算量，本文还介绍了基于G-S分解的SPICE算法的快速实现。仿真MIG-25和Yak-42实测数据的实验结果说明了SPICE算法的有效性。

关键词：ISAR，高分辨，SPICE，快速实现

     

高速运动自旋目标的ISAR成像建模与分析

针对目标兼有高速运动和自旋特征时的逆合成孔径雷达（ISAR）成像问题,主要研究了该类目标的ISAR成像方法。依据高速运动自旋目标的运动特点,建立了其ISAR回波模型,并在回波模型分析的基础上提出了该类目标的ISAR成像投影像概念及计算方法。仿真实验同时验证高速运动自旋目标ISAR投影像计算方法和ISAR成像处理算法的有效性。     

自适应Chirplet分解的ISAR成像方法

为了提高机动目标的逆合或孔径雷达(ISAR)成像质量,提出了一种新的ISAR成像算法,通过将每一距离单元的回波数据进行自适应Chirplet分解,并采用松弛(RELAX)技术来提高参数估计精度,得到了高质量的瞬态ISAR像.外场实测数据成像结果验证了本文方法的有效性.     

一种适用于低信噪比短CPI的ISAR横向定标算法

针对低信噪比短相干处理时间(CPI)的逆合成孔径雷达(ISAR)成像及应用,提出一种有效的ISAR横向定标算法．基于ISAR图像的稀疏特征,该方法首先利用加权压缩感知实现超分辨成像,有效地抑制噪声并保证强散射点的恢复精度．然后,根据二维傅里叶变换及极坐标变换的特性,利用极坐标图像间的相关性对转动角速度进行初估计．最后,利用加权压缩感知对相关函数峰值位置进行精确估计,提高了估计精度和效率,从而实现ISAR图像的横向定标．通过仿真和实测数据处理验证了该方法的可行性和有效性．     

一种利用稀疏统计特性的超分辨ISAR成像方法

为提高短孔径逆合成孔径雷达的成像分辨率,利用逆合成孔径雷达图像的稀疏统计特性,提出了一种超分辨成像算法．通过结合逆合成孔径雷达像的强稀疏性,对成像过程建立近似的统计概率分布模型．利用最大后验概率及贝叶斯估计方法,推导了稀疏控制参数的显式表达,并通过共轭梯度法优化求解图像．另外,联合恒虚警概率检测和带宽外推技术的步进式成像过程,提高了参数估计和超分辨成像算法的稳健性．     

Clutter pre-filtered method applied in bistatic airborne radar

In order to solving the problem of ineffective clutter suppression and target detection of space-time adaptive processing(STAP) in bistatic airborne radar, a clutter pre-filtering method applied in the bistatic airborne radar that takes advantage of radar operating parameters, platform velocity and so on is proposed. The velocity error of the airborne platform is also considered. Most of the clutter can be filtered so that the residual clutter can be completely suppressed by the well-developed STAP algorithm. Computer simulation results show that this method is effectively workable to several classical geometric configurations of bistatic airborne radar. The moving target detectability of the following STAP algorithm is also enhanced after this pre-filter.     

ISAR舰船目标成像时间段选取

定义了图像对比度准则,并提出一种基于该准则的成像时刻和成像积累时间选取的快速算法.针对ISAR舰船目标成像特点,提出一种简化算法确定舰船目标的最优俯视图或侧视图的成像时刻.从该时刻开始积累回波,通过使图像对比度最大来获得最佳成像积累时间.实测数据处理的结果验证了本文算法的有效性和实用性.     

Micro-Doppler parameter estimation from a fraction of the period data with the MMSE criterion

The micro-Doppler characteristic of a rotation target can be represented by a sinusoid. Sometimes the integrating time is shorter than the rotation period. In this case, a new method based on the minimal mean-square error(MMSE) for estimating the micro-Doppler parameter from a fraction of the period data is proposed. The error function is constructed between sinusoid and micro-Doppler signal extracted from the time-frequency distribution of the echoes. Solving the error function in the criterion MMSE, we can obtain the rotation micro-Doppler parameters, i.e. rotation rate and rotation radius. We also prove that the discretisation error and Gaussian white noise induced by extracting the micro-Doppler signal have little effect on the accuracy of the estimated parameters. The validity and accuracy of the proposed method are evaluated via both simulation and experimental data.     

基于瞬时频率的超声信号数字处理方法

使用非线性时频分布对超声信号进行处理,充分考虑到了信号的时域、频域和相位的信息,根据超声信号在缺陷和噪声处瞬时频率的不同,结合超声信号的空间投影特点,提出了一种基于信号瞬时频率的超声信号处理方法.首先使用CWD把信号变换到时频域,估计出信号瞬时频率,然后通过瞬时频率的有序度对超声信号进行加权处理.该算法不仅消噪性能好,而且缺陷定位准确.