合成孔径雷达的空间傅里叶分解成象

空间傅里叶分解法是一种新的合成孔径雷达(SAR)成象方法。这种方法考虑到了波前的球面特性,所以即使在近场条件下,也不会像传统方法那样由于采用了平面波近似而使图象畸变。本文提出了一种空间傅里叶分解法的实现算法。对计算机模拟数据的成象结果证明了这种算法的的有效性。     

一种基于DCFT的三维ISAR成像方法

利用天线阵进行三维逆合成孔径雷达(ISAR)成像时,估计目标的横向运动参数是三维成像的关键.本文提出了一种基于离散调频傅里叶变换(DCFT)的横向运动参数估计方法用于天线阵的三维ISAR成像,可以在保证三维成像精度的同时有效减少算法的运算量.最后,利用本文中给出的成像算法对空间目标进行三维ISAR成像仿真验证,通过成像...     

ISAR 三维运动检测技术

介绍了一种从逆合成孔径雷达（ISAR）信号中检测目标三维运动度的算法。首先基于三维散射点模型讨论了目标三维运动对ISAR成像的影响,得出现有的运动补偿算法不能有效地对三维运动目标成像。随后介绍了一种从ISAR信号中测量和比较不同时间段目标三维运动的算法,从而判断哪些成像间隔适于用基于二维运动模型的运动补偿和成像方法进行成像。该算法基于测量目标上两个或更多散射点相位之间的线性相关性,其中的相位估计使用了自适应联合时间-频率分析方法。仿真的舰船数据表明了该算法的有效性。     

一种有效的逆合成孔径雷达散射波干扰方法

散射波干扰可以获得比传统直达波干扰更为丰富的干扰信息,但其干扰功率较小,为此,提出了基于拖曳式干扰机的逆合成孔径雷达(ISAR)散射波干扰方法。通过将干扰机与ISAR接收机分别等效为双基地ISAR的发射站和接收站,建立了ISAR散射波干扰模型,分析了散射波干扰对ISAR的干扰效果。研究结果表明:根据转发时延的不同,散射波干扰可以对ISAR形成假目标欺骗干扰或散焦图像压制干扰,而且实现简便,是一种干扰ISAR成像的有效手段。     

基于压缩感知的稀疏采样数据大转角ISAR 成像研究

针对方位向稀疏采样条件下,大带宽大转角逆合成孔径雷达(ISAR)高分辨成像时,一维距离像中目标散射点的距离徙动问题,提出了基于贝叶斯压缩感知的稀疏ISAR 成像方法。对于方位向稀疏采样数据,该方法在包络对齐和相位补偿后,通过傅里叶变换将数据变换到距离频率域,对每一距离单元数据,根据方位向稀疏采样的位置构造相应的Keystone基矩阵,利用贝叶斯压缩感知算法重建目标在各距离频域单元的多普勒域系数,最后,通过距离向逆傅里叶变换和方位向自聚焦完成ISAR 成像。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

采用格林函数分解的太赫兹逆合成孔径雷达近场成像算法

针对太赫兹逆合成孔径雷达(ISAR)近场成像的问题,本文提出了采用格林函数分解的ISAR成像算法。文中结合太赫兹雷达超外差接收模式,构建和分析了近场条件下的目标回波模型。通过对回波模型中格林函数的分解,将表征球面波前的格林函数分解为二维平面波的叠加;并在频域完成对回波信号的滤波补偿和二维逆变换后,获得了太赫兹ISAR近场目标的图像。文中通过与二维FFT算法和本文算法进行的数值仿真结果对比,验证了该算法的可行性。最后利用太赫兹雷达转台实测数据对本文算法进行了验证和对比分析,结果表明该算法具有良好的成像性能。      

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。      

基于散射分布函数模型的近远场变换技术研究

全尺寸目标的电磁散射特性测试,需要足够大的测试距离或紧缩场系统,但是建设满足远场条件的室外静态场与室内紧缩场需要巨大的经费投入和很高的技术条件,更无法对飞行器进行现场成像与雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)诊断.针对近距离测试检定飞行器隐身性能的需求,提出了基于散射分布函数模型的近远场变换算法.建立三维散射分布函数模型,采用三维扫描方式记录近场数据,将球面波函数分别在柱坐标系、三维直角坐标系与球坐标系下展开,变换得到目标的远场数据,通过三维逆傅里叶变换与插值算法给出目标的三维重建图像与远场RCS.仿真分析与实验表明,算法准确有效.     

基于伪逆极坐标傅里叶变换的快速ISAR方位定标

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,由距离多普勒或时频分析方法得到的ISAR图像方位向仅是目标的多普勒频率分布,不能反映目标的真实形状,需对ISAR图像进行方位定标。该文提出一种快速的ISAR方位定标方法来估计目标的旋转角速度(RAV)。首先,该方法利用高效的伪逆极坐标快速傅里叶变换把两幅不同时刻ISAR图像的旋转运动转化为沿极角的平移运动。然后,在极坐标域定义了一种新的积分相关代价函数来粗估目标的RAV。最后,通过采用二分法估计得到最优的RAV,进而实现ISAR方位定标。相比于现有方位定标算法,所提方法避免了插值操作带来的精度损失和高计算复杂度问题。计算机仿真和实测数据实验结果证明了所提方法的有效性。     

基于联合平动补偿的InISAR 成像方法研究

图像配准是干涉逆合成孔径雷达(InISAR)成像的关键步骤。针对传统InISAR 三维成像方法在图像配准步骤计算量过大、限制条件过多等问题,提出了一种基于联合平动补偿的InISAR 三维成像算法。该算法通过距离向和方位向的联合平动补偿,在得到二维逆合成孔径雷达(ISAR)图像的同时,完成了不同ISAR 图像的精确配准。与传统的基于相关图像配准的三维成像方法相比,该算法简单易行,计算效率更高。仿真结果验证了不同信噪比条件下该算法的有效性和稳健性。     

面向复杂表面物体的3D太赫兹成像技术

将逆合成孔径雷达(ISAR)技术应用到太赫兹频段,针对平滑表面物体和复杂表面物体扫描获取原始数据,并基于快速傅里叶变换对获取的三维数据进行处理,实现横向和径向的高分辨力太赫兹三维目标重建。通过在波数域对回波信号进行距离迁移补偿处理、插值处理,以及空域图像阈值去噪处理后,将目标的反射系数从三维空间中提取出来并保留其空间位置信息,从而完成三维目标重建。     

基于小波变换及奇异值特征提取的空间目标识别

对基于仿真的空间目标逆合成孔径雷达(ISAR)图像,提出了相应的空间目标特征提取及目标识别算法.首先建立了空间目标三维散射点阵模型,利用距离-多普勒成像算法对其进行了ISAR成像仿真,建立目标识别数据库;其次利用小波分解原理,提取二维小波变换后4个子图的奇异值特征;最后分别应用多项式核(Polynomial)及径向基函数核(RBF)支持向量机(SVM)进行分类识别.仿真实验研究了识别率与特征数目的关系及两类核函数SVM的分类性能,并达到了较好的识别效果,从而验证了本文算法的有效性.     

逆合成孔径雷达(ISAR)成象的一种新算法

本文提出了逆合成孔径雷达(ISAR)成象中实现增强图象处理(EIP)算法的一种新技术。在图象形成过程中,当目标上的散射中心移出距离和/或多普勒分辨单元时,需要这种EIP算法。对实际尺寸目标的高分辨力图象,这种现象是常见的。所给出的方法完全是根据快速傅里叶变换(FFT),因此不需要内插法,这在标准EIP实现中是普遍的。本文给出了雷达成象理论的简短回顾,以建立起这项计算的符号表示式,在提出这种新算法后,给出一个简单的例子证明这种新技术的可行性。此外,要求降低EIP技术产生的图象中的副瓣,对实现此项要求的处理技术应作出验证研究。     

基于ISAR的曲线SAR自聚焦算法

在曲线合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统中,由于采用曲线孔径使得孔径误差补偿问题十分复杂.本文基于逆合成孔径雷达(inverse SAR,ISAR)相位补偿思想,用参考点所在距离单元相位补偿孔径误差,并由补偿数据中提取散射点的三维特征.仿真实验表明,新算法由无噪数据中获得的散射点分布与散射点真实分布只是存在着空间位置上的偏移,但目标结构特征未变.因此新算法是一种适用于曲线SAR的有效自聚焦算法.     

用于空间转换的巴克ISAR信号形成与图像重构

讨论了基于巴克相位编码调制发射信号和三维逆合成孔径雷达（ISAR）结构的ISAR概念。ISAR信号形成可理解为3D图像功能向2D信号功能的非对称空间转换,而图像重构被认为是2D信号功能向2D图像功能（重构的图像）的空间逆转换。经证实,这种图像重构算法由距离压缩互相关、方位压缩傅里叶变换（被认为是第一级运动补偿）和更高级相位校正组成（被认为是更高级运动补偿,通称自聚焦程序）。引入熵作为图像成本功能,以评估相位校正功能的多项式系数。通过数值实验以验证ISAR的几何结构,信号形成模式和图像重构算法。     

一种复杂运动目标的ISAR成像算法

在对复杂运动目标进行逆合成孔径雷达成像时,由于转动矢量随时间而变化,回波信号中会引入一个与散射点位置有关的相位误差,无法用通常的相位补偿方法进行校正,应用距离-多普勒算法获得的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)像会变得模糊.本文分析了目标转动矢量变化使得ISAR像模糊的内在原因,给出了目标三维转动状态下的ISAR信号形式,并基于散射点信号的特点提出了一种复杂运动目标的ISAR成像算法.该算法不仅适用于转动矢量方向不变的非均匀转动目标,而且对于转动矢量方向缓慢变化的目标,算法仍然能够有效地提高ISAR成像的质量.仿真试验结果表明了该算法的有效性.     

基于ISAR像序列的锥体目标进动及结构参数估计

弹道目标进动及结构参数的提取是弹道导弹目标识别的关键。该文提出一种基于逆合成孔径雷达(ISAR)像序列实现锥体目标进动及结构参数估计的方法。基于电磁仿真数据及锥体目标的微动特性,忽略旋转对称锥体目标的自旋运动,采用距离-瞬时多普勒算法生成目标的ISAR像序列,之后采用CLEAN算法将ISAR像序列中的强散射源坐标信息提取出来;推导了锥体滑动型强散射源在成像平面上的投影轨迹公式,该公式可为进动锥体目标成像特性模拟及参数估计提供数学参考。分析观察视角对锥体目标ISAR像可观测强散射源的影响,给出了估计进动及结构参数的具体方法;最后仿真验证了成像算法及投影轨迹公式的正确性,并依据提取的坐标信息估计目标的进动及结构参数信息。     

基于和差波束的三维ISAR成像技术

针对大带宽、高分辨的雷达信号,同一距离单元多个散射点复数叠加,导致传统基于一维距离像比幅测角的三维成像方法效果较差。提出了一种基于逆合成孔径雷达(ISAR)成像的三维成像方法,根据同一距离单元内多个散射点多普勒的不同,利用ISAR成像方法对多个散射点进行分离,在图像配准的前提下对和差信号ISAR像素点进行比幅法测角,最后,剔除角闪烁点及误差较大的散射点,对图像进行重构及合成得到三维ISAR像,同时完成目标定标。实测点目标及飞机目标的处理结果表明了本文方法较传统方法成像质量有较大改善,验证了方法的有效性及可行性。     

短孔径ISAR方位定标

短时间观测下的逆合成孔径雷达成像在应用中具有较多的优势。该文针对短孔径观测提出一种利用有限次脉冲实现ISAR方位定标的方法。基于ISAR图像的稀疏特征,利用压缩感知理论提高ISAR成像的分辨率,有效提高了散射中心定位精度。此外,基于2维快速傅里叶变换和极坐标映射的方法利用相关法进行转动角速度估计,同时利用压缩感知精确估计相关函数的峰值位置,提高转动角速度的估计效率和精度,最终实现目标的方位定标。仿真和实测数据实验结果验证了该方法的有效性。     

双基地ISAR成像平面研究及目标回波模型修正

该文分析了双基地逆合成孔径雷达的成像平面。采用基于双基地SAR成像平面分析,双基地目标旋转矢量分析两种方法,分别建立了两种不同的双基地ISAR成像平面模型。为验证模型正确性,分别将两种模型应用于双基地转台成像分析,并仿真验证。成像仿真结果表明了旋转矢量分析法建立模型的正确性。基于成像平面分析,研究了双基地转台模型的适应性,修正了常用的双基地ISAR散射点回波模型,验证了修正回波模型的正确性,并针对不同的目标运动情况,给出了成像平面的估计算法。