基于NUFFT的机载探地雷达后向投影成像算法

由于后向投影算法可以精确补偿电磁波在介质表面发生的折射效应,因此它在机载探地雷达成像技术领域具有较强的工程实用价值。但传统后向投影成像算法存在计算量大难以实时实现的问题,针对上述问题,文中提出一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)技术的机载探地雷达快速后向投影成像算法。通过对基于时域有限差分法产生的仿真数据进行处理,验证了所提成像算法的有效性和快速运算能力。     

基于最小均方误差NUFFT的SAR成像算法

在合成孔径雷达成像算法中，距离徙动算法（RMA）在大面积成像以及低波段的情况下成像效果良好，尤其对超宽带雷达成像有较好效果。但是RMA需要精确的插值，这就会引起庞人的计算量。文中将非均匀快速傅里叶变换（NUFFT）应用到RMA成像算法中，用NUFFT来替换RMA中的Stolt插值和距离向的逆快速傅里叶变换，去除了Stolt插值而引起的巨大的计算量，仿真结果证明了该算法的有效性。     

衍射层析模型下穿墙雷达三维学习成像方法

针对现有穿墙雷达三维稀疏成像中,存在网格时延构建字典矩阵所需内存过大以及凸优化稀疏成像算法阈值参数不确定影响重建图像质量的问题,提出了一种基于衍射层析稀疏模型的学习近似消息传递三维成像方法。该方法在衍射层析成像算法上通过构造快速傅里叶变换算子来建立三维成像稀疏模型,然后修正近似消息传递算法求解稀疏解,并将其迭代过程映射成多层神经网络,最后通过数据驱动自适应学习多层神经网络中的可调参数,从而实现三维学习成像。仿真和实验数据处理结果表明,该方法不仅减小了系统所需内存,还避免了参数的人工调整对成像质量的影响。     

结合自适应波束形成的NUFFT二维成像算法

研究推导了安检系统近场信号传播方程,并引入了一维近场响应矩阵,在此基础上,提出了结合LMS(Least Mean Square,LMS)自适应波束形成的非均匀快速傅里叶变换(Non-uniform Fast Fourier Transform,NUFFT)二维近场成像算法.先对多阵元接收信号进行自适应波束形成处理,再通...     

一种有效的穿墙雷达成像杂波抑制算法

在穿墙雷达成像中,杂波对临近墙体目标的成像和检测造成严重的干扰。基于统计信号处理的杂波抑制算法近年来广泛应用于消除背景杂波,但这些算法带来的门限确定问题使其在实际应用中性能下降。考虑到实际应用环境的复杂性,提出一种有效的两阶段杂波抑制算法,该算法首先在SVD的基础上提出一种新的方法来确定奇异值的门限以抑制强杂波,然后对第一阶段的成像结果进行基于PCA的图像增强处理,抑制弱杂波和系统噪声,进一步突显目标信息。实验结果证明了提出的两阶段杂波抑制算法具有可行性,能够实现对临近墙体微弱目标的精确成像。     

一种快速超宽带穿墙雷达成像算法

超宽带穿墙雷达因为反恐、灾后救援等方面的迫切需要而成为近年来的一个研究重点。传统的超宽带成像算法在目标识别能力及计算效率上已不能满足其要求。基于逆边界散射变换的SEABED成像算法可以完成对目标边界快速成像,但是墙体的存在使其在穿墙雷达应用中受到限制。该文考虑到墙体的影响,在SEABED算法基础上提出一种新的适用于超宽带穿墙雷达的包络线算法,该算法通过计算从回波中提取的准波前所对应的曲线簇的包络线来完成目标边界成像。利用FDTD数值仿真实现了对隐藏在墙后目标的二维成像,验证了算法的有效性,并分析了墙壁对目标定位误差的影响。     

基于谱分析的分布式无源雷达非均匀成像

分布式无源雷达空间构型不规则,导致目标回波采样在空间谱域分布不均匀,目标反演质量较差。首先构建三维投影模式下的二维成像模型;对非均匀谱域进行量化分析,建立空间谱支撑域、扭曲度和RMSE三项指标评价空间谱填充非均匀度;然后提出一种快速高斯网格NUFFT的成像方法,通过高斯卷积核对非均匀采样回波在空间谱上进行平滑处理并进行过采样FFT,同时对高斯核进行分裂处理实现快速重构。仿真实验表明,本文评价指标合理评估了空间谱非均匀性,成像方法进一步改善成像质量,且大幅提高计算速度,验证了空间谱非均匀度对成像质量的影响。     

一种穿墙雷达成像算法的快速实现方法

因涉及大量的数据处理,实时性成为制约穿墙雷达应用的主要问题.文中深入研究了Cordic算法,并对其进行了改进.将改进的Cordic算法与牛顿迭代法综合应用于系统中,提高目标定位过程中平方与开方的运算速度.仿真结果表明:优化后的成像算法可以有效保证成像精度,且实现效率提高了15.69％.     

超宽带穿墙雷达的非相干和相干成像算法

在超宽带穿墙成像系统中,选择合适的成像算法非常重要。常见的穿墙成像算法有非相干算法和相干算法,文中对两种算法的原理进行分析,比较了两种算法的优缺点。非相干算法采用三角定位的原理进行成像,硬件简单,但是需要求解一个复杂的方程组,并且当存在多个目标时方程组难以求解,因此在实际应用中受到限制。相干算法主要是反向投影算法,这种算法与合成孔径雷达成像过程类似,能够对单目标和多目标环境进行成像,通用性强。但是运算量比较大,影响了成像速度。     

一种基于时域差分的穿墙雷达BP成像算法

利用步进频连续波雷达对墙后运动的人体目标进行探测,对墙体杂波抑制和人体目标成像展开了研究.首先,利用人体目标慢速运动的特征,采用时域差分的方法抑制墙体杂波,使人体目标回波得以凸显;然后,分析了墙体折射对目标回波时延的影响,在此基础上对传统的后向投影成像算法进行了改进,使其适用于墙后区域的目标成像;最后,对该算法进行了推广,在一定程度上实现了对人体目标的跟踪.实测数据的处理结果表明,该算法能够在系统离墙12.6 m的情况下有效地消除墙体回波的影响,清晰地显现出在墙后运动的人体目标..     

一种机载雷达地杂波仿真的快速算法

机载下视雷达的地杂波具有功率大、频域宽、范围广等特点,其在计算机仿真中占用大量资源,耗时较长。为解决这一问题,文中采用基于网格映像的距离-多普勒单元划分的积分方法求杂波功率,并在此基础上引入了一种快速实时的仿真算法。该算法对天线增益、后向散射系数、网格单元面积等数据预先进行量化存储,在计算时用查表法精确快速地读取数据,节省了大量运算单元,提高了仿真速度,满足了快速实时仿真的要求。     

基于非均匀FFT的压缩感知雷达信号快速重构方法

雷达处理是压缩感知理论重要的应用方向之一,基于压缩感知的雷达处理可以降低对回波信号的采样速率要求,并且在部分应用中也可改善处理性能。然而,压缩感知重构算法的计算复杂性限制了压缩感知理论在实际雷达信号处理中的应用,尤其是大尺度雷达数据的处理。本文提出了一种基于压缩感知的雷达信号快速重构方法,利用均匀和非均匀快速傅里叶变换运算实现了常规压缩感知重构算法中的矩阵-向量乘法运算,有效降低了重构算法的计算复杂度,加快了压缩感知雷达信号的重构速度。同时,由于引入了快速傅里叶变换运算,该方法消除了大多数常规重构算法对感知矩阵的存储需求。仿真实验验证了该方法的可行性和高效性。      

基于迭代NUFFT的不等距阵列天线低副瓣方向图综合

针对不等间距阵列天线的低副瓣方向图综合问题,提出了一种基于非均匀快速傅立叶变换(NUFFT)的迭代算法.通过严格的数学推导,建立非均匀离散傅立叶变换(NUDFT)与天线阵因子之间的对应关系,利用过采样FFT系数的线性组合来近似表达复指数函数进而实现NUFFT,最后通过插值和反复的迭代有效地抑制了阵列天线的最大副瓣电平.结合等间距阵列和不等间距阵列的算例,对比粒子群算法的优化结果,验证了该算法的有效性和高效性.     

时分MIMO滑坡雷达稀疏成像算法

针对现用于成像的MIMO山体滑坡雷达均匀线性阵列数目过多、数据处理复杂度高的问题，引入稀疏阵列时分地基MIMO雷达模型，提出一种基于逆傅里叶变换和混合匹配追踪算法的成像方法。首先通过对雷达回波信号作逆傅里叶变换实现距离向压缩，并进行近似相位补偿，然后采用一种基于时延补偿因子稀疏基的压缩感知算法实现方位向压缩。同时针对多目标成像的伪影点问题，方位向数据压缩引入子空间追踪算法和正交匹配追踪算法的结合算法重构出高分辨率且没有伪影的二维图像。根据真实的山体滑坡监测成像场景参数，通过数值仿真验证了该方法能够在低于传统均匀阵列的天线数目情况下实现目标高质量成像，且具有一定的抗噪性。     

一种基于相干积累CPF和NUFFT的机动目标ISAR成像新方法

机动目标的复杂运动导致散射体回波信号多普勒频率时变,给逆合成孔径雷达（ISAR）成像方位向处理带来困难.而传统的距离-多普勒（RD）成像方法、Wigner-Ville distribution（WVD）瞬时成像方法、Radon-Wigner等成像方法由于成像效果差或运算效率低等因素,不适合复杂运动目标的ISAR实时成像.针对这些问题,本文提出了一种基于相干积累三次相位函数（CPF）的机动目标ISAR成像新方法.首先,把平动补偿后的各距离单元数据,通过CPF变换到时间-调频率平面.然后,利用各散射体自项能量平行于时间轴分布特性,提出一种基于相干积累的交叉项和虚假伪峰抑制方法,进而得到各散射体在频率-调频率平面的高分辨分布特性.最后,通过向频率轴上的投影得到该距离单元目标的方位ISAR图像,并通过引入非均匀快速傅立叶变换（NUFFT）来降低算法计算复杂度.计算机仿真处理结果验证了该方法的有效性.     

超宽带穿墙探测雷达的反向投影成像算法

在SAR BP（Back Project反向投影）成像算法的基础上,结合超宽带穿墙探测雷达应用中存在的特定条件（如墙体的反射、折射及其对宽带信号的色散影响,因天线阵的天线数目有限而使获得的信息量小等）,提出了一种超宽带穿墙探测雷达的BP成像算法。该算法考虑了超宽带电磁波穿透墙体传播的特性,能够去除墙体对成像的影响,并有效抑制了天线阵天线数目较少时的拖尾现象。通过仿真成像,分析了舍成孔径长度对可成像区域和成像精度的影响：合成孔径长度增加,成像精度提高,而可成像区域减小。     

基于红外和雷达的目标跟踪数据关联快速算法

在顺序串行多传感器联合概率数据关联算法的基础上,提出了一种杂波环境下多传感器多机动目标快速跟踪算法,即顺序的MSFAFDA.首先顺序地用来自红外和雷达的量测更新状态估计,然后应用多传感器快速数据关联算法进行数据关联,易于推广到具有多个传感器的跟踪系统.仿真结果表明,MSFAFDA算法的计算量要比一般的多传感器IMM-JPDA算法小,具有更快的收敛速度;跟踪的目标数越多,MSFAFDA算法在实时性方面的优势就越明显.     

A Novel Wavenumber Domain SAR Imaging Algorithm Based on the Fractional Fourier Transform

The conventional Wavenumber domain algorithm （WDA） employs Fast Fourier transform （FFT） to implement matched filter. It is characterized by its high precision SAR imaging. Compared with FFT, Fractional Fourier transform （FrFT） can provide lower and narrower sidelobes when it is applied to compress chirp signals at the optimal transform. This paper proposed a novel SAR imaging algorithm, termed FrWDA which replaces FFT in WDA with FrFT. The FrWDA was derived and its implementation was presented. How to choose the optimal transformation order was given subsequently. The FrWDA preserves high precision focusing, and has better performance on sidelobe suppression. The FrWDA is more suitable for the high precision SAR imaging, especially in target detection and recognition. Simulation results demonstrate that FrWDA provides better performance on focusing and sidelobe suppression compared with the classical FFT-based WDA.     

一种超宽带穿墙雷达的三维成像算法研究

提出了一种应用于超宽带穿墙雷达的三维成像算法。在研究后向投影算法原理的基础上,构建了电磁波穿透介质墙的数学模型,补偿了电磁波在墙体中传播的时间延迟,推导了基于偶极子近场辐射模型的穿墙改进后向投影算法,给出了算法的实现流程。利用FDTD得到采样数据,运用算法的具体流程实现对介质墙存在下的目标进行三维成像。验证了算法的有效性,分析了墙体和目标间耦合作用对成像效果的影响。