基于深度学习的雷达成像技术研究进展

成像雷达具有全天时、全天候、远距离、高分辨对地观测的能力,使得雷达系统具有对观测区域进行成像和解译的能力。利用先进信号处理技术实现实时高分辨成像以满足图像解译的需求是雷达成像技术研究的重要目的和意义。随着深度学习的迅速兴起,深度学习网络在逆问题求解中得到广泛应用,也为提升成像质量和成像效率提供新的求解思路。本文基于雷达成像数学模型将雷达成像问题建模为成像逆问题,从逆问题求解的角度分析了基于深度学习的雷达成像方法的可行性。并综述了近年来雷达深度学习技术在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）、逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）、SAR运动目标成像等雷达成像领域的研究现状,在此基础上探讨了目前面临的亟待解决的问题,并对未来发展方向进行了展望。     

低轨卫星目标干涉ISAR三维成像方法

研究了在低轨道上运行的卫星目标的逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像问题,提出将干涉逆合成孔径雷达（Interferometric ISAR,IF-ISAR）成像技术应用于对卫星目标成像,并用此方法实现了对低轨卫星的三维成像。研究设计了卫星轨道模型和雷达天线空间配置,建立了卫星目标三维成像的几何坐标系,并对干涉成像的三维分辨率进行了估计。仿真结果验证了理论分析的正确性和成像方法的有效性。     

基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像方法

弧形阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种新型的针对广域观测的阵列成像雷达,其具有观测范围广,分辨率高等特点。由于其回波信号方位向等角度间隔采样,目标精确的二维频 谱难以有效推导,并且已有的线性阵列成像算法不再适用。针对上述问题,本文提出了一种基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像处理方法,该方法首先对斜距模型进行高阶近似,然后推导了雷达回波信号的二维频谱,之后在二维频域补偿距离徙动及距离方位的耦合,最终得到聚焦图像。点阵目标的仿真结果验证了该成像方法的有效性。      

地球单基ISAR对月球成像信号参数设计与仿真

利用地基逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)对月球进行观测和成像处理,可获得月球正面的地形地貌等特征。本文首先构建了用于逆合成孔径雷达成像的地面单基雷达对月球观测的等效转台模型,分析了月球表面等效散射中心与雷达径向距离的变化特性。然后,给出了单基雷达脉冲重复频率、脉冲宽度、工作频段、带宽和采样频率等信号参数的设计准则,并建立了单基雷达对月球观测的ISAR回波模型与成像处理流程。最后,通过仿真实验验证了本文理论分析和成像算法的有效性。     

基于压缩感知的下视三维SAR成像新方法

下视3维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)可对平台正下方目标进行3维重构,具有广阔的应用前景。为有效减少线阵天线所需阵元数,该文提出了一种基于稀疏阵列的下视3维SAR成像方法。为了抑制稀疏阵列导致的栅瓣效应,该方法结合压缩感知(Compressed Sensing, CS)理论,实现对下方3维目标的成像。分析了稀疏阵列配置对稀疏信号处理的影响以及3维成像采用稀疏信号处理的可行性。最后通过仿真实验验证了该文分析的正确性及算法的有效性。     

基于低秩结构的宽角SAR稀疏成像

在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像中,当方位向合成孔径较大时,观测区域内目标的电磁特征会表现为各向异性,导致基于各向同性假设的传统SAR成像方法不再适用。为此,宽角SAR成像方法通过将宽孔径划分为多个子孔径,利用每个子孔径对应的回波数据单独成像,实现对目标雷达图像的多角度重构。由于目标的散射特性在相邻子孔径中通常不会发生较大改变,每个子孔径的强散射中心分布高度相似,使得宽角SAR的成像结果具有低秩结构,即相邻子孔径对应的目标成像结果的支撑集相近。为了使用这种相关性,将Karhunen Loeve (KL)变换引入到宽角SAR成像过程中,再利用目标强散射中心分布的稀疏特性,建立基于低秩结构的宽角SAR稀疏成像模型。采用增广拉格朗日法（Augmented Lagrangian,AL）和交替方向乘子（Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM）对上述成像模型进行迭代求解,从而获得宽角SAR成像结果。相比于传统的宽角SAR成像方法,本文所述方法不仅能提高目标后向散射系数的重建精度,还能有效抑制旁瓣...     

干涉SAR三维地形成像数据处理技术综述

干涉合成孔径雷达（InSAR,Interferometric Synthetic Aperture Radar）三维地形成像技术能够提供精确的高分辨率地形高度信息,它在上世纪后期发展非常迅速,目前仍是SAR技术领域的研究热点之一。本文给出了干涉SAR三维地形成像数据处理流程及主要步骤,综述了图像配准、相位展开、基线估计以及高度计算等干涉SAR数据处理步骤实现算法的发展概况,比较了各种算法的优劣,最后分析了干涉SAR三维地形成像数据处理所面临的技术难点,并对未来的研究重点作了展望。     

基于数字阵列雷达的同时多模式SAR 成像体制研究

数字阵列雷达(Digital Array Radar, DAR)用于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像能够同时完成多种成像模式,具有广阔的应用前景。该文首先对DAR 的基本硬件结构和工作原理进行介绍。在此基础上,结合数字波束形成(Digital BeamForming, DBF)技术,提出6 种可同时实现多模式SAR 成像的工作方式,并对各种工作方式给出了相应的新颖的成像模式。此外,以某种新颖的模式为例,给出了其系统设计的详细过程。最后通过仿真实验验证了该成像模式的有效性及正确性。      

合成孔径雷达图像海洋内波探测研究综述

近年来,利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像进行海洋内波探测在海洋遥感领域受到极大关注,成为SAR 重要的海洋应用之一。该文围绕SAR 图像海洋内波探测专题,综述了具有代表性的国内外研究成果,分别在内波参数反演方法、雷达参数及风场对SAR 内波成像的影响、内波2 维SAR 成像仿真等3 个研究方面进行了详细的介绍以及归纳总结。      

相位匹配处理微动目标ISAR成像

利用二维离散傅立叶变换理论分析了步进频率信号ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)成像和多普勒效应原理,提出了相位匹配处理微动目标ISAR成像技术,阐述了新算法的物理意义,使用仿真数据演示了相位匹配处理微动目标ISAR成像技术的性能,证明了新技术微动目标ISAR成像能力.     

Three-dimensional interferometric ISAR imaging for targetscattering diagnosis and modeling

Two-dimensional (2-D) inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging has been widely used in target scattering diagnosis, modeling and target identification. A major shortcoming is that a 2-D ISAR image cannot provide information on the relative altitude of each scattering center on the target. In this paper, we present an interferometric inverse synthetic aperture radar (IF-ISAR) image processing technique for three-dimensional (3-D) target altitude image formation. The 2-D ISAR images are obtained from the signature data acquired as a function of frequency and azimuthal angle. A 3-D IF-ISAR altitude image can then be derived from two 2-D images reconstructed from the measurements by antennas at different altitudes. 3-D altitude image formation examples from both indoor and outdoor test range data are demonstrated on complex radar targets.     

干涉ISAR三维成像试验研究

阐述了干涉式逆合成孔径雷达(ISAR)三维成像的基本原理,与传统的ISAR二维成像方法的性能进行了比较.结合实际的宽带雷达平台,介绍了试验验证的基本方法,并通过静态双散射点和过航飞机等目标的实际跟踪试验,获取了目标回波信号的和、方位差和俯仰差三通道宽带数据,给出了干涉ISAR三维成像的算法流程.采用干涉ISAR三维成像的算法对实际测量数据进行了处理,得到了各类目标的成像结果,对成像效果进行了分析和评估,提出了工程应用的建议.     

干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述

干涉式逆合成孔径雷达（InISAR）成像是一种将干涉技术与逆合成孔径分辨相结合的高分辨雷达三维成像方法,能够实现对远距离运动目标全天候、全天时的三维成像,在军事和民用领域都呈现出广泛的应用前景和实用价值。其基本思想是利用位置分布不同的多个天线获取成一定视角差的多幅逆合成孔径雷达（ISAR）复图像,实现目标散射中心的二维分辨,然后通过干涉相位处理,恢复出目标散射中心的真实三维分布。本文综述了InISAR三维成像的理论框架,回顾了InISAR成像技术的发展历程,着重对图像配准、相位解缠绕、运动补偿、斜视、基线配置等关键技术难点进行了分析和评估,明确了研究中存在的问题,阐述了有待进一步研究的方向,最后对InISAR的发展现状和趋势进行了总结和展望。      

Enhanced resolution in Sar/ISAR imaging using iterative sidelobe apodization.

Resolution enhancement techniques in radar imaging have attracted considerable interest in recent years. In this work, we develop an iterative sidelobe apodization technique and investigate its applications to synthetic aperture radar (SAR) and inverse SAR (ISAR) image processing. A modified noninteger Nyquist spatially variant apodization (SVA) formulation is proposed, which is applicable to direct iterative image sidelobe apodization without using computationally intensive upsampling interpolation. A refined iterative sidelobe apodization procedure is then developed for image-resolution enhancement. Examples using this technique demonstrate enhanced image resolution in various applications, including airborne SAR imaging, image processing for three-dimensional interferometric ISAR imaging, and foliage-penetration ultrawideband SAR image processing.     

基于GRECO的复杂目标ISAR图像仿真

提出一种与图形电磁计算方法相结合的1SAR图像实时仿真方法.利用图形电磁计算(GRECO)方法得到运动目标的电磁散射数据,通过发射线性调频信号得到运动目标的雷达回波,并对仿真回波进行ISAR成像处理.与传统采用点目标仿真不同,该文是对实际三维目标直接仿真成像,更加接近实际,更加适合应用与成像效果分析、算法改进和抗干扰方面的研究.对于目标表面散射场的分析,是基于高频预估理论:采用物理光学(PO)法与物理绕射理论(PTD)来进行计算.从对复杂目标的仿真结果来看,该方法是准确有效且具有实时性的.     

基于RID序列的微动目标高分辨三维成像方法

微动是指目标或目标上某些部件沿雷达视线方向的小幅、非匀速运动。通过对微动目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)高分辨3维成像,能够获得其结构和运动信息,从而为微动目标检测、跟踪、分类与识别提供重要依据,并在空间态势感知与防空反导中发挥着重要作用。由于微动目标运动形式复杂、回波非平稳性强,现有的参数化ISAR成像方法已经不再适用。针对该问题,该文提出基于散射中心航迹矩阵分解的微动目标高分辨3维成像方法。该方法首先生成距离-瞬时多普勒(RID)像序列,利用watershed图像分割方法提取RID像的散射中心支撑域,并基于最小欧氏距离准则实现航迹关联。然后,针对散射中心航迹关联时瞬时斜距估计精度受距离分辨率影响等问题,进一步提出基于现代谱估计的散射中心航迹矩阵精估计方法。最后,通过带约束的航迹矩阵分解实现微动目标的高分辨3维成像。仿真结果表明,该文所提的成像方法能够有效实现章动等复杂微动目标的高分辨3维成像。      

机载干涉SAR/ISAR对地面慢速目标成像研究

该文研究用机载干涉SAR/ISAR技术对地面慢速目标成像,该技术利用SAR成像的距离和横向距离高分辨率,以及干涉仪的空域对消,实现杂波抑制,提高信杂比。动目标的真实方位由相位比较干涉仪测定。进而用ISAR处理得到慢速目标的高分辨图像。文中详细讨论了机载干涉SAR/ISAR系统框图和工作原理,并导出了该系统中SAR、干涉仪空域对消和测向以及ISAR处理的定量关系式。理论分析和初步计算机仿真证明了这项技术的正确性。     

基于雷达散射特性的高分辨率SAR图像自动目标识别

高分辨率SAR的迅速发展为自动目标识别提供了可能,为了克服存储海量模板带来的计算复杂性,发展基于模型的目标识别现已成为新的国际研究热点.先由目标的真实三维模型依据电磁波散射理论计算雷达散射截面(RCS),利用宽带合成孔径技术得出目标散射特性的空间分辨率图像,进而基于模拟图像实现目标的CFAR检测.最后利用我国机载高分辨率SAR图像对该方法进行实验,验证了本文提出的基于雷达散射特性目标识别的有效性.     

基于压缩感知的稀疏孔径认知ISAR成像方法

针对运用压缩感知理论对ISAR目标成像时不同目标所需观测维数和积累时间不同的问题,提出了一种基于压缩感知的稀疏孔径认知ISAR高分辨成像方法。在对目标稀疏特性认知的基础上,构建了基于目标横向稀疏度和观测积累时间的随机观测矩阵,并给出了成像质量评估标准,实现了对有限雷达资源条件下ISAR目标的高分辨认知成像。仿真结果表明,利用该方法成像,不仅可以减少雷达成像发射脉冲数,而且可以有效减少目标成像的时间,同时还能获得高质量的目标ISAR像。