一种空间目标ISAR成像显控终端的设计与实现

显控终端是雷达系统的重要组成部分,为雷达操作用户提供雷达系统控制操作与目标信息的显示。本文介绍了一种基于 VS2010编译环境的空间目标 ISAR 成像显控终端。该显控终端使用专用硬件实现雷达目标回波信号的实时采集与接收,采用 CPU 与 GPU 异构并行处理机制完成回波数据的实时 ISAR 成像处理及结果显示。最终在通用 PC 上实现了包括系统参数设置、高速回波数据的实时接收与存储、实时 ISAR 成像处理及空间目标一维距离像、二维 ISAR 像的输出与显示。     

基于相位函数的ISAR目标转角估计方法

逆合成孔径雷达(ISAR)二维像经过正确定标,能够获取目标的形状和尺寸等二维信息。ISAR二维像的径向距离分辨率由雷达带宽决定,横向距离分辨率由雷达工作波长和目标转角的比值决定。根据目标转角与回波相位之间的关系,计算回波的相位差导数估计转角。该方法选择信号幅度较强的距离单元,对回波信号进行相位解缠,根据距离单元的相位差导数估计目标的转速,计算方位向距离分辨率,实现定标。仿真结果表明,该方法可以对ISAR二维像尺寸进行定标。     

频率分集阵列的ISAR成像技术

频率分集阵列(frequency diversity array, FDA)在雷达探测与成像中具有很大优势。然而，当FDA应用于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)时，FDA的自动扫描特性成为了需要解决的关键问题之一。针对该问题，将FDA持续性聚集跟踪波束技术应用到ISAR成像中，实现了高能量积累的FDA-ISAR成像。首先通过该技术向位于不同时刻不同角度的目标重复发射脉冲信号，然后对跟踪波束的回波进行相位补偿，最后采用快速傅里叶变换算法完成二维成像。仿真结果表明，使用持续性聚焦跟踪波束可获得能量叠加的增益效果，并且结合此技术的FDA-ISAR成像系统可实现对运动目标的二维成像。     

海面SAR时域回波信号可视化仿真计算

利用计算机来模拟合成孔径雷达回波信号是雷达系统仿真中重要的一部分。借助雷达目标的高频电磁散射特性,运用图形电磁计算方法,开发了可快速、有效地获取合成孔径雷达回波信号的方法,可为合成孔径雷达成像提供原始的雷达回波数据。以起浪海面为目标实例,利用海浪频谱构建海面的几何模型,针对此海面模型,运用高频散射机理,实时可视化地计算其电磁波回波场强以及模拟出时域回波信号。利用条带式合成孔径雷达成像方法,通过该回波信号仿真出海浪面的合成孔径图像,验证了该方法有效性。     

基于2D-LMS的探地雷达背景噪声去除

铁路建设中常需在铁路两侧构筑挡土墙对铁轨进行保护,因此挡土墙施工质量对铁路具有重要意义.为了获得更有效的挡土墙质检数据,常用探地雷达(ground penetrating radar,GPR)进行质检.结合理论分析了电磁波在地下非均匀介质边界的反射和衍射特性,结果表明回波噪声呈二维分布.对仿真回波二维加噪后,对比二维中值和一维自适应(1D-LMS)算法滤波效果,仿真结果表明二维处理明显优于一维.为适应GPR回波信号的非线性特征,选取二维自适应(2D-LMS)算法对回波信号进行处理,并与二维中值滤波相比较.广东省某铁路挡土墙实测数据处理结果表明,2D-LMS算法滤波信号具有更高信噪比,能更有效地去除噪声,使回波图像更加清晰.     

SAR方位模糊分析与抑制

方位模糊是合成孔径雷达特别是星载合成孔径雷达应用中所要解决的一个重要问题.本文给出了合成孔径雷达回波模型,分析了回波信号的特点,以及方位模糊产生的原因.从图像处理的角度出发提出了一种抑制方位模糊的方法,该方法主要思路是根据成像原理和成像参数,以及带有方位模糊的回波信号的特点,构建一个滤波器,用这个滤波器对压缩后的信号进行反卷积运算,从而达到抑制方位模糊的效果.通过点目标的仿真,验证了该方法的可行性.     

基于混和时频分析方法的ISAR成像研究

采用了一种混合时频算法来克服传统时频算法ISAR成像时交叉项干扰问题,提高成像分辨率;提出了"数据分割-时频分析与采样-数据拼接"成像加速方法提高ISAR成像处理效率.应用强散射回波点目标某飞机模型做仿真实验.对比传统ISAR时频分析方法和本文方法成像表明:本方法成像质量高,关键细节清晰可见,基本消除了无交叉项干扰,时频分辨率高:成像加速算法较传统成像算法缩短了一半以上的成像处理时间,成像实时性得到了显著提升。     

基于CSI-ISAR的非合作目标成像技术

合成孔径雷达（SAR）针对静止目标成像,依靠雷达平台的运动形成较长的合成孔径,达到方位高分辨。而在地面静止场景中,必然会存在运动目标,其运动参数的未知使得目标在SAR图像上难以聚焦成像。另一方面,逆合成孔径雷达（ISAR）技术在雷达平台静止条件下,依靠目标运动形成长合成孔径后聚焦成像。本文将结合多通道合成孔径雷达-地面动目标指标（SAR-GMTI）技术,提出了基于杂波抑制干涉（CSI）和ISAR相结合的非合作动目标聚焦成像。成像过程中,利用多通道图像信息,动目标在CSI处理后被检测到,针对动目标的能量范围进行ISAR处理,实现该区域内动目标的聚焦成像。最后仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于时频分析的频率步进ISAR成像

频率步进是逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)采用的重要波形形式。本文从数学角度分析了频率步进ISAR成像原理,介绍了传统距离一多普勒算法及基于时频分析的频率步进ISAR成像处理流程。最后对机动目标成像进行了仿真分析,结果表明对于机动目标采用时频分析方法能够降低成像模糊,从而获得高质量成像。     

基于压缩感知的SAR宽带干扰抑制方法

压缩感知合成孔径雷达成像能够利用较少的观测数据清晰的恢复目标图像,但当回波中存在宽带压制干扰时,会严重破坏场景稀疏性,造成成像质量恶化。研究了一种基于选择性测量的自适应压缩感知宽带压制干扰抑制方法,通过构造一种压缩域投影滤波器并结合噪声联合检测算法,自适应感知干扰的位置信息,对合成孔径雷达（SAR）回波信号进行选择性测量,从“源头”上避免了干扰对SAR目标回波信号稀疏性的影响。仿真结果表明,该方法在减少SAR系统处理数据量的同时,使SAR成像质量明显提高,证明了该方法的有效性。     

基于图像对比度的舰船目标成像算法

针对舰船目标ISAR成像时舰船随机摆动对于成像质量的影响,提出了一种同时基于多普勒中心估计和图像对比度准则的最优成像时间段选择方法。该方法根据海舰船回波的实际数据,估计各个回波的多普勒中心频率,并根据多普勒中心曲线选取舰船目标的线性成像段。然后,通过采用图像对比度准则,对该线性段进行处理。相比已有的方法,本文的成像效果更好。该方法易于实现且运算量较低,适用于实时应用。仿真数据的处理结果验证了本文所提方法的有效性。     

基于GPU的ISAR成像算法实现

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)是一种具有很高的成像分辨率的雷达,其成像过程是一项大数据量的高密度计算的处理任务。图形处理器(GPU)具有数十倍于CPU的浮点计算能力以及传输带宽,而CUDA 技术的发展使得多线程、单指令的GPU 架构能够方便快速地进行并行计算。提出了一种在cuda平台上用GPU进行非相参成像处理的高效方法,利用GPU 的并行特性,实现了成像处理过程的并行化,与一般GPU 处理方法相比,其处理速度可以达到实时成像的效果,运算速率明显提高。     

A novel strategy for inverse synthetic aperture radar imaging based on improved compressive sensing

In actual applications of inverse synthetic aperture radar (ISAR), continuous measurements may be impossible or the collection of data during some periods are not valid in a long coherent processing interval (CPI). Hence, it is significant to study the ISAR imaging strategy with a short CPI. Compressive sensing is a recently proposed technique that allows recovering an unknown sparse signal with overwhelming probability from very limited samples. However, the standard compressive sensing framework has been developed for real‐valued signals. One disadvantage of this method is that any prior phase information is not exploited, which may improve the reconstruction quality by applying some extra constraints. In this paper, a new strategy for ISAR imaging based on improved compressive sensing is proposed, which transforms the ISAR imaging problem into a joint optimization problem over the representation of the magnitude and phase of the complex‐valued scatter coefficient. Because of using phase information in the algorithm, the image quality is improved. Experimental results confirm the effectiveness of the proposed method. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

室内实测数据太赫兹合成孔径雷达成像研究

合成孔径雷达实现高分辨率成像要求平台作理想匀速直线运动,相对传统微波SAR而言,太赫兹波的波长更短,SAR平台高频微小振动对常规微波频段 SAR影响几乎可以忽略,对太赫兹合成孔径雷达（Terahertz synthetic aperture radar ,T Hz‐SAR）的影响必须精细处理,研究适用于 T Hz‐SAR的成像补偿算法是必要的。本文建立 T Hz‐SAR非理想情况下的回波模型,分别从时域和频域详细分析运动误差对回波的影响。提出了一种基于回波数据的T Hz‐SAR成像运动补偿算法,采用中心频率0．3 T Hz的SAR系统进行实验,使用RD算法对目标进行二维高分辨成像,得到3个角反射器的二维SAR图像。实验结果验证了系统的可行性和所给处理算法的有效性,为外场车载或机载的T Hz‐SAR成像奠定了基础。     

基于LFM信号的高分辨力距离像研究

雷达目标识别是现代雷达技术的一个十分重要的发展方向。由于高分辨雷达一维距离像（HRRP）能够提供更加精细的目标结构和形状信息,因此,基于一维距离像的雷达目标识别研究具有重要的理论意义和现实意义。本文主要研究基于线性调频信号的高分辨力一维距离像的实现,采用匹配滤波方法,利用回波信号的复包络进行分析,通过对点目标的仿真成像,很好地得到一维高分辨距离像,对雷达目标识别技术有广泛的应用价值。     

基于转台的中场ISAR成像技术研究

在中场区通过对相位弯曲补偿进行微波成像与远场成像效果相当,且能大大降低对测试距离的要求,所以具有很强的工程应用价值.基于经典的转台成像模型,本文提出球面波聚焦卷积积分法和中场滤波-逆投影算法,实现了中场区目标的微波成像.球面波聚焦卷积积分法能实现360°范围的二维成像,且运算速度快,适用于各向同性目标,中场滤波-逆投影算法针对小转角范围内对目标进行精密的二维成像,适用于各种复杂目标.仿真和实验结果表明,这两种算法的有效性.