基于线性调频步进ISAR参数估计和成像算法研究

本文在建立了线性调频步进ISAR回波信号模型的基础上,对线性调频步进ISAR信号特性进行了分析,指出径向速度和加速度将严重影响线性调频步进ISAR成像;因此,为了得到更好的ISAR图像,本文提出了一种新的基于线性调频步进ISAR的成像方法,充分利用距离时域包络和方位多普勒信息对径向速度和加速度进行精确的估计,同时在数据中对运动参数加以补偿,并最终实现方位多普勒成像;而且,该方法还适用于较低信噪比情况下的ISAR成像;在最后,本文给出了线性调频步进ISAR成像的详细步骤,并用不同信噪比的仿真数据验证了本文所提出方法的可行性。     

线性调频步进体制ISAR相干干扰方法

逆合成孔径雷达(ISAR)是在合成孔径雷达(SAR)技术基础上发展起来的一种新的微波成像雷达体制,是雷达成像的重点发展方向之一.由于其成像是通过对距离向和方位向二维压缩实现,因此比普通雷达具有更强的抗干扰能力.线性调频步进信号由于其独特的优点在成像中占据了重要地位.文中提出了一种利用步进频率信号对线性调频步进信号体制ISAR的相干干扰方法,以较小的功率干扰ISAR成像.     

高分辨雷达信号分析与比较

宽带雷达信号可以获得高距离分辨力,如何针对不同的应用场合选择合适的宽带信号就显得十分重要。本文对线性调频信号、步进频率信号和线性调频步进信号这三种高分辨信号作了逐一分析,利用模糊函数讨论了它们的分辨力、距离-多普勒耦合等性能,介绍了每种信号的高分辨处理方法,并且研究了ISAR成像处理时目标运动所产生的影响及其补偿方法。     

一种基于最小熵准则的鸟类目标ISAR成像新方法

用线性调频步进体制高分辨雷达对鸟类目标进行ISAR成像是一个全新且重要的技术途径.鸟类目标振动翅膀带来严重的微多普勒效应,直接利用距离-多普勒成像算法效果欠佳.在分析了线性调频步进体制ISAR成像原理的基础上,提出了一种基于最小波形熵准则的谱图拼接成像方法,明显改善了鸟类目标成像效果.仿真结果证明了其可行性和有效性.     

应用FRFT的调频步进ISAR低信噪比成像方法

调频步进逆合成孔径雷达(ISAR)在低信噪比(SNR)下采用距离-多普勒(R-D)成像算法时,必须有效进行包络对齐和相位聚焦,但是在目标运动未知的情况下,采用普通方法很难解决这个问题。利用调频步进雷达的粗距离像信号为慢时间域的线性调频(LFM)信号这一特点,通过对若干个连续子脉冲串的分数阶傅里叶变换(FRFT)谱图进行等距滑动叠加的方法,解决了单个子脉冲串的FRFT 谱图在低信噪比下被噪声淹没的问题。通过搜索叠加后的FRFT 谱图,可以估计出目标运动参数,然后利用目标运动参数估计值构造出补偿函数,从而实现了包络对齐和相位聚焦。由于FRFT 有快速算法,计算速度与快速傅里叶变换(FFT)相仿,所以算法的参数估计步骤运算效率较高,易于工程实现。仿真结果显示该算法可以获得较为理想的成像结果,验证了算法的有效性。     

利用二维结构稀疏信息的调频步进ISAR高分辨成像新方法

针对已有利用压缩感知理论进行逆合成孔径（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像方法在低信噪比、欠采样率条件下性能下降严重等问题,依托调频步进波形独有特征并充分利用目标分布的二维结构稀疏信息,提出一种"先方位聚焦后距离分辨"的调频步进ISAR高分辨成像新方法.首先,对回波进行子脉冲脉压,在分析调频步进ISAR回波方位向特有的结构稀疏特征基础上,构建方位向的分布式压缩感知稀疏重构模型;其次,采用分布式压缩感知算法对该模型重构,从而获得低信噪比条件下的方位高分辨成像;最后,利用距离维的回波特征构建任意稀疏重构模型,实现距离向快速成像.由于该方法先进行方位聚焦,再进行距离分辨,并充分利用了目标的结构稀疏性,因此不仅具有抗噪性能强、重构精度高以及采样率低等特点,且避免了越距离单元走动对方位聚焦的影响.仿真与实测数据实验验证了本文方法的有效性.     

基于联合块稀疏模型的随机调频步进ISAR成像方法

在回波数据稀疏、低信噪比等不利条件下,利用随机调频步进信号进行ISAR成像时,成像性能将会严重下降。针对上述问题,该文在充分分析随机调频步进信号回波特性的基础上,提出利用目标距离向具有的联合块稀疏特征来获得高质量ISAR图像的新方法。首先,推导了在随机调频步进信号发射波形条件下目标回波信号的联合块稀疏成像模型并分析了该模型特征;其次,提出了联合块稀疏正交匹配追踪稀疏重构算法(JBOMP)实现对模型的求解。该算法利用ISAR回波信号具有的块稀疏以及联合稀疏等先验信息,因此在低量测值、低信噪比条件下的ISAR成像性能得到了增强。所提算法还可以实现对多维信号的联合处理,且具有较快的运算速度。理论分析与仿真实验均验证了所提方法的有效性。     

调频步进雷达ISAR成像方法

针对调频步进雷达的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)成像问题,提出了一维距离像和ISAR成像的分步补偿方法.通过优化雷达系统参数,在保证抽取损失和伪峰幅度在容许范围内的同时最大化了一维距离像的速度补偿误差容限.一维距离像运动补偿参数通过拟合子脉冲包络对齐的平移量获得,当拟合脉冲数足够多时,估计精度在一维距离像的速度补偿误差容限以下;对目标一维距离像进行包络对齐和相位聚焦完成ISAR成像的运动补偿.最后,通过仿真分析验证了算法的可行性.     

逆合成孔径雷达成像距离指标考核

ISAR 是在 SAR 技术基础上发展起来的一种新的微波成像雷达体制,目前在民用和军用领域有着重要的应用。同常规雷达一样,成像雷达系统需要合理的指标体系和外场试验方法作为衡量性能的依据。目前在我国现有的国军标或行业标准中,没有关于 ISAR 技术指标体系和考核方法的规定。论文对调频步进逆合成孔径雷达成像距离计算及考核方法进行了系统的研究,给出了满足包络对齐处理所需信噪比的约束时成像距离和满足图像能见度约束时成像距离两种计算方法,提出了外场实验模型和实际合作目标两种成像距离外场考核试验方法,并给出了所研制 ISAR 的测试结果。     

基于变PRT步进频信号对运动目标同时测距和测速的方法研究

摘要:高分辨雷达信号及其相应的信号处理方法的研究,对于多目标分辨以及目标高分辨成像与识别都有着重要意义,步进频率雷达信号作为一种重要的高分辨雷达信号,已经得到了广泛的应用。本文介绍了一种变脉冲重复周期（PRT）步进频信号,同时分析了该信号具有消除回波信号中由目标运动带来的二次相位项的特点,并通过发射正负跳频的两帧变脉冲重复周期（PRT）步进频信号,提出了一种对运动目标同时进行测距和测速的方法。对于步进频信号在多目标环境下的应用,针对现有方法的不足,研究了一种利用变脉冲重复周期（PRT）的步进频信号,对各目标的距离和速度同时测量的方法。通过对在两帧信号得到的两幅距离像中各目标的位置关系发生变化和不发生变化的两种情况的分析,给出了本文提出的方法的适用条件。通过恰当的选择步进频信号参数,可以通过本文提出的方法同时测出各目标的距离和速度信息。最后通过计算机仿真结果表明,本文提出的方法正确,并且有效可行。      

基于波形预先设计和相位对消技术的步进频信号ISAR成像研究

针对步进频雷达系统,分析了目标匀加速运动对回波相位的调制效应,提出基于波形预先设计和相位对消技术组合的ISAR成像方法,该方法通过对脉冲重复时间的设计消除目标速度带来的相位高次项,并通过相位对消技术消除由目标加速度带来的相位高次项.因此对于匀加速运动的目标,算法不需要估计速度和加速度,减少了计算量.仿真试验演示了算法的...     

频率步进探地雷达的SAR成像处理方法

由于冲激脉冲探地雷达平均功率低,限制了其作用距离和探测深度,多用于近地表和浅低层探测。为了提高系统的作用距离和探测深度,常采用频率步进探地雷达。利用频率步进信号的大带宽和高平均功率的特点,不但可以提高作用距离和探测深度,而且成像分辨率可以大为改善。由于介质与空气的介电特性不一致,电磁波的传播路径和传播速度会发生相应的改变,常用的回波模型和合成孔径成像方法不再使用。本文推导出了频率步进探地雷达的回波信号模型,并结合SAR成像理论,针对地下目标探测的特点,提出了分层聚焦的SAR成像处理方法,取得了良好的效果。     

Experimental 0.22 THz Stepped Frequency Radar System for ISAR Imaging

High resolution inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging is demonstrated by using a 0.22 THz stepped-frequency (SF) imaging radar system. The synthesis bandwidth of the terahertz (THz) SF radar is 12 GHz, which are beneficial for high resolution imaging. The resolution of ISAR image can reach centimeter-scale with the use of Range-Doppler algorithm (RDA). Results indicate that high resolution ISAR imaging is realized by using 0.22THz SF radar coupled with turntable scanning, which can provide foundations for further research on high-resolution radar image in the THz band.     

高分辨步进频率雷达抗干扰能力研究

频率步进雷达除了具备对目标的高分辨识别能力外,由于其频率捷变特性以及信号的相关处理特性具有较强抗干扰能力。从步进频率雷达高分辨一维成像的原理出发,在分析步进频率雷达信号处理的基础上,对步进频率雷达频率捷变抗干扰、相参处理抗干扰性能进行了仿真分析。分析结果表明步进频率雷达具有较高的抗干扰能力。     

基于稀疏步进调频信号的低信噪比逆合成孔径雷达成像

针对稀疏步进调频信号对目标径向运动敏感且低信噪比(SNR)下难以聚焦成像的问题,该文提出基于遗传算法和稀疏贝叶斯学习的平动补偿与高分辨逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法.首先,针对稀疏步进调频信号建立回波模型和稀疏观测模型,通过构造参数化字典,将ISAR成像问题转换为目标运动参数估计与高分辨距离像(HRRP)合成的联合...     

多脉冲串步进频率信号相位斜率测速技术

研究了基于步进频率波形的相推测速技术,建立了空间目标宽带步进频率雷达回波信号仿真模型,提出了多脉冲串步进频率信号相位斜率运动参数估计方法,考虑了目标本身的电磁散射特性和微动对算法估计性能的影响。在低信噪比情况下,结合恒虚警率检测与形态学滤波技术能够对噪声进行有效抑制,提高了算法的鲁棒性和测速精度。     

一种改进的步进频率雷达信号的运动补偿研究

为解决步进频率雷达一维距离像失真和运动补偿的问题,提出了一种精确的速度估计方法。文中首先阐述了步进频率信号的改进原理及其处理方法,该方法先使用互相关FFT测速法对目标速度进行粗估计,然后再以最大脉组乘积求和为准则搜索精确速度,最后实现对运动目标的速度补偿从而得到精确的一维距离像。仿真结果表明,在信噪比为-4dB的时候仍能得到准确的结果,改进后的信号性能有了很明显的改善,一维距离像不会随目标的运动而产生失真,该运动补偿方法具有估计精度高、抗噪性能好的优点。     

圆锥扫描正负频率步进雷达角度信息提取方法

在实际雷达系统中,通常采用正负频率步进信号代替常规频率步进信号,以解决该体制对速度的敏感性。圆锥扫描频率步进雷达的角度信息完全体现在目标回波的幅度信息中。文中给出了圆锥扫描正负频率步进雷达角度信息提取方法,推导了详细公式,并从噪声、泄漏、弹体旋转等多角度分析了影响测角精度的因素,给出相应的解决办法。理论分析和仿真结果表明,圆锥扫描正负频率步进信号的角度信息提取方法是切实可行的,角度测量精度虽受到诸多非理想因素影响,但可以通过适当的处理方法得以改善。     

步进频率雷达飞机目标距离像补偿算法

建立了飞机目标的三维几何模型和离散冲激响应模型,给出了步进频率雷达多散射中心目标的回波数学模型,推导了其相参合成一维距离像原理。为补偿目标因径向速度对合成距离像峰值时移和能量发散,提出了一种适合工程应用的速度补偿方法。该方法在最小脉组相位差分法之前先使用互相关函数FFT方法对目标速度进行粗估计,确定了速度估计范围后再以最小脉组相位差分为准则搜索精确速度,从而大大减小了搜索工作量,有利于实时处理。仿真实验表明,该方法具有抗噪性能好、估计精度高等优点。