基于微动特征关联的空间自旋目标宽带雷达三维成像

自旋目标3维成像对于空间目标识别具有重要意义。为了解决单基雷达中无法获取自旋目标真实3维结构特征的问题,该文提出一种基于微动特征关联的自旋目标宽带雷达3维成像方法。通过利用多部雷达获取目标在不同视角下的回波信号,基于目标自旋时各散射中心的微多普勒信息特征实现不同雷达回波数据的多散射中心关联,获得了能够反映自旋目标真实尺寸的3维像。仿真结果验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于RCS静态宽带数据的雷达目标成像算法

利用宽带雷达目标电磁散射特性数据可以实现雷达目标的一维距离像,在二维像实现过程中,传统做法需要利用雷达目标电磁回波的多普勒频率以实现雷达目标的方位像。探讨了基于宽带雷达散射截面(RCS)静态数据(没有多普勒频率)的二维成像算法,突破了传统需要多普勒频移数据才能实现二维雷达像的限制。最后探讨了调整成像算法若干参数的不同成像效果。本文工作以期能够为不同雷达成像应用场景提供技术及理论支撑。     

基于ICA的雷达目标二维结构提取方法研究

雷达目标一维距离像反映了其散射中心在雷达径向上的分布,对同一目标多角度的一维距离像分别提取其散射中心相对位置,经过散射中心匹配后再利用独立成分分析对其处理,可以得到该目标的二维结构,为进一步的目标识别创造了条件。通过对具有多散射中心的简单雷达目标一维距离像进行仿真实验,结果表明算法有效。     

宽带雷达回波的高频电磁散射快速算法

提出一种将射弹跳射线法和等效边缘电磁流法与线性调频信号雷达信号处理过程相结合的高频电磁散射算法,该算法能够快速准确计算复杂电大尺寸目标的大时宽带宽雷达回波信号.利用宽带雷达回波计算结果,获得了目标的一维距离像和二维ISAR成像,验证了方法的正确性.     

基于扩展OTSM图的滑动型散射中心建模方法

雷达目标散射中心建模是雷达目标特性分析与雷达目标识别中的关键步骤,光滑流线型结构在雷达目标上的广泛应用,给传统散射中心建模带来了巨大挑战。该文针对滑动散射中心建模开展研究,首先分别基于曲面边缘散射和曲面散射两种情况,推导了滑动散射中心的位置表达式;其次,提出一种基于扩展1维-高维(2维/3维)散射映射图(One–Two/Three Dimensional Scattering Mapping, OTSM)的滑动散射中心估计方法,通过相邻视角的投影几何关系推导滑动散射中心的位置;然后,综合RANSAC算法获取的固定散射中心,获得目标完备的散射中心模型。利用暗室测量数据对算法进行了验证,结果表明了该文算法的有效性。     

旋转对称目标双基地一维距离像特性分析

双基地雷达成像研究中通常直接采用了单基地散射中心模型,忽略了双基地几何配置引起散射中心位置变化的这一事实。该文研究了旋转对称目标的双基地散射特性,采用几何绕射理论求解了锥体目标底面边缘双基地散射中心的位置,为入射波方向与散射波方向的夹角角平分线与目标对称轴构成的平面与底面边缘的交点,并据此建立了宽带双基地雷达目标回波模型,进而获得双基地1维距离像。最后,通过电磁计算软件获得了锥体目标的双基地1维距离像,计算结果与理论分析相一致,证明了理论分析的正确性。该文揭示的目标双基地散射中心的位置为旋转对称目标的宽带双基地雷达回波模拟、成像、特征提取与识别等应用提供了准确的数学模型。     

基于弹跳射线法的海面舰船目标三维散射中心快速建模方法

海面舰船目标3维散射中心的快速建模对雷达目标信号快速仿真、特征提取与分类识别等应用具有重要意义。该文结合目标-海面耦合散射的“4路径”模型、随机海面散射修正Fresnel反射系数模型,以及基于射线管积分的快速3维成像等模型与方法,提出一种舰船-海面复合的快速3维成像方法,并通过CLEAN算法建立一种3维散射中心快速建模算法。该算法由于实现了单频、单视角条件下的目标3维成像,并且采用简化的海面模型避免了大量海面面元的构建,因而大大提高了3维散射中心建模的计算效率,从而满足实际工程应用的需求。典型海面舰船目标仿真实验结果表明,与传统基于FFT的3维成像算法相比,在典型计算条件下该算法的计算效率可提高4个数量级。不同海情下,3维散射中心重建的与直接仿真计算的1维距离像历程图和2维像的对比结果,也验证了算法的计算精度。      

自适应距离单元积累检测法及其应用

本文提出了一种宽带毫米波雷达体制下,基于高分辨一维距离像的强地物杂波背景中目标检测新方法－自适应距离单元积累检测法。该方法表明：宽带信号提供的高径向分辨力使雷达对目标进行一维距离成像成为可能,一维距离像反映了目标强散射中心的空间分布特性,在目标检测时利用不同径向单元内的强散射中心能量进行横向积累,可以提高信杂比,从而改善检测性能。     

基于光学区雷达目标频率响应的结构成像与目标识别的研究

本文首先根据多散射中心理论与局部谐振原理，建立了雷达目标在光学区阶梯频率波形激励下的响应方程。在这种方程中，每个散射中心的局部瑞利或谐振响应曲线用各种不同的近似模型去逼近；然后导出了从目标的限带响应数据中抽取目标空间特征的结构成像方法，所得到的目标准二维图像既揭示了目标在宽带波形激励下的距离响应特征（即一维距离像），又反映了目标各局部散射中心的几何类型特征，可用于雷达目标的识别。     

基于光学区雷达目标频率响应的结构与目标识别的研究

本文首先根据多散射中心理论与局部谐振原理，建立了雷达目标光学区阶梯频率波形激励下的响应方程，在这种方程中，每个散射中心的局部瑞利或谐振响应曲线用各种不同的近似模型去逼近；然后导出了从目标的限带响应数据中抽取目标空间特征的结构成像方法，所得到的目标准二维图像既揭示了目标在宽带波形激励下的距离响应特征（即一维距离像），又反映了目标各局部散射中心的几何类型特征，可用于雷达目标的识别。     

基于分布式组网雷达的弹道目标三维进动特征提取

弹道目标微动特征提取是当前研究的一个热点,但在单基雷达中,由于视角限制,仅能提取目标在雷达视线方向上的微动分量,难以获得目标的真实三维微动参数.本文基于分布式组网雷达,利用组网雷达的多视角特性,提出了有翼弹道目标三维进动特征提取方法.首先基于目标锥顶散射点的微多普勒特征参数实现了目标空间三维锥旋矢量的重构,在此基础上,通过分析锥底边缘散射点的进动特征与微多普勒曲线的关系,提取了目标的进动周期、自旋周期、进动角、锥底半径、自旋轴与锥旋轴的交点位置等特征,并实现了目标长度的估计.仿真实验验证了算法的有效性,并进一步利用仿真实验分析了算法的鲁棒性.     

宽带和窄带雷达在噪声中的检测性能比较

宽带雷达相比于窄带雷达具有更高的距离分辨率,因此目标起伏较小。分析了宽带无起伏目标模型,宽带瑞利起伏目标模型和宽带莱斯起伏目标模型的宽带和窄带雷达的回波特性,并推导了它们在高斯白噪声中的检测概率。检测性能曲线表明,在高检测概率时,宽带雷达比窄带雷达具有更好的检测性能;但是随着雷达分辨率的提高,宽带雷达能量积累检测器的积累损失也增加,这个因素使得当雷达带宽增加到一定程度后宽带雷达相对于窄带雷达在检测方面的优势失去意义。     

欠采样下宽带自旋目标的快速高分辨成像方法

逆合成孔径雷达(ISAR)观测自旋目标时,自旋目标回波的距离-多普勒时变性会导致传统成像方法失效。针对此问题,该文提出一种基于分布式匹配稀疏表示模型的宽带自旋目标快速高分辨成像方法。首先,通过自旋目标回波在距离频域表征出的稀疏性,构建分布式匹配稀疏表示模型;其次,研究快速分布式同步多正交匹配追踪算法,并通过减少算法总的迭代次数和每次迭代运算量来提高算法的重构效率,同时设计相关阈值抑制虚假重构散射点,实现鲁棒成像;最后,从理论上分析该方法在欠采样及低信噪比条件下依然可获得高质量图像的机理。仿真结果证明了该方法的有效性。     

无载波超宽带雷达时域多普勒处理

从多散射中心目标的回波模型入手，分析了无载波超宽带雷达目标运动引起的多普勒效应，得出了无载波超宽带雷达多普勒效应的时域表现形式-多普勒时移，对一种基于多普勒时移的时域多普勒处理器进行了Matlab仿真。结果表明：利用多普勒时移可有效检测出目标速度，并且不存在盲速。     

低分辨机载雷达飞机目标分类识别技术研究

目标分类识别技术是机载雷达当今和未来发展的重要需求之一。目前研究较多的是基于宽带信号的目标识别,对雷达系统和目标信噪比提出了较高的要求,且对角度较敏感。考虑到现有机载雷达大多具有窄带跟踪模式和目标分类识别的需求背景下,该文提出了一种基于窄带分形和幅度调制联合2 维特征的飞机目标分类识别方法。文中以支持向量机(SVM)为分类器,以实测试飞数据进行分析验证,试验结果表明,该方法能有效分类识别直升机、螺旋桨飞机、喷气式飞机,平均分类识别率在92%以上。      

DORT method as applied to ultrawideband signals for detection of buried objects

The decomposition of the time reversal operator (DORT) method, originally developed in acoustics, allows detection of scatterers embedded in the probed domain and provides some very robust means for focusing an incident wave onto a given scatterer. Hence, this method is very helpful for clutter reduction. Here, it is applied to the detection of buried cylindrical objects with the help of electromagnetic ultrawideband signals. It is shown that when the set of antennas is located on a piece of line above an interface, the use of the DORT method remains simple, whatever the polarization, provided the contribution from the target can be separated from that of the interface. Using wideband signals also permits one to excite natural resonances of the buried scatterer, which can easily be extracted from the eigenvalues of the time reversal operator. Numerical examples based on a finite-difference time-domain algorithm are given.     

基于Harris角点检测与聚类算法的空间自旋目标干涉三维成像

对空间微动目标进行干涉式成像,需要剔除微动曲线交叉位置的干涉相位值,以确保成像的准确性。针对空间自旋目标窄带雷达干涉三维成像问题,首先利用Harris角点检测与聚类算法对回波时频图像中的角点进行搜索与分类,准确找到散射点微动曲线的交叉位置,然后对交叉位置处的干涉相位信息予以剔除,再利用各散射点的干涉相位信息重构出了两基线方向上的坐标曲线,最后根据目标在空间中的圆轨迹与两基线平面内的椭圆轨迹之间的几何关系,实现对空间自旋目标的干涉三维成像。仿真结果验证了所提方法的有效性。      

基于截断修正平滑l0范数的MIMO雷达目标参数估计

在多输入多输出(MIMO)雷达中,针对平滑l0范数(SL0)因感知矩阵的病态性而导致其失效的问题,提出了一种基于截断修正SL0的MIMO雷达目标参数估计方法.该方法在对MIMO雷达感知矩阵进行截断奇异值分解(TSVD)处理的基础上,将保留的奇异值以均值为截断门限,分成较大和较小的两部分,分别采用不同的修正准则进行修正;然后经奇异值分解(SVD)反变换获得非病态感知矩阵,利用该非病态感知矩阵通过SL0算法对MIMO雷达目标参数进行估计,从而显著提高了MIMO雷达目标参数估计的精度和速度.仿真结果验证了该方法的有效性.     

一种基于波程差补偿的InISAR图像配准方法

逆合成孔径雷达(ISAR)图像配准是干涉逆合成孔径雷达(InISAR)成像领域一个关键的课题,可以实现同一散射点在不同ISAR图像中的对齐,以便于后续的ISAR图像干涉处理。该文分析了ISAR图像失配准的原因,即散射点到不同天线之间的波程差,并据此提出一种基于波程差补偿的方法来实现不同天线ISAR图像之间的精确配准。首先通过调频傅里叶变换估计目标相对于雷达的转速;进一步根据波程差与目标转动角速度的关系构建补偿相位消除散射点到不同天线间的波程差,并通过2维傅里叶变换获得配准之后的ISAR图像。最后利用干涉处理获得目标真实的3维结构。该文方法可以在回波域通过波程差补偿实现ISAR图像配准,配准之后的各散射点在图像中的位置相同;而经过相关法配准之后的ISAR图像中的各散射点之间有一个像素单元的错位,即该方法的配准效果更精确。此外,基于相关法的图像配准方法耗时达到万秒级,而基于该方法的ISAR图像配准时间仅为秒级,即该方法计算效率更高。最终的InISAR 3维成像结果中,该方法的散射点坐标重构误差为0.3034,而基于相关法的成像结果的误差(45.8529)远大于此。因此,基于所提出方法的InISAR 3维成像结果精度更高。