一种机载/弹载阵列雷达前视超分辨成像算法

针对机载/弹载雷达前视成像过程中方位分辨率急剧下降的问题,提出了一种基于超分辨技术的阵列雷达前视成像算法。该算法通过对接收的各通道回波数据进行样本协方差估计,并对该协方差进行修正及空间平滑等处理,随后采用改进的多重信号分类(MUSIC)算法估计空间谱,再根据系统参数将谱曲线进行累积,最终获得雷达前视图像。仿真及实测数据处理结果表明,该算法能有效提高雷达前视方向成像的方位分辨率,实现机载/弹载雷达前视超分辨成像。     

弹载俯冲大前斜SAR成像几何校正参数误差影响分析

弹载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像需依托弹道参数完成斜距图像向地距图像的几何校正,在俯冲大前斜SAR成像模式下的几何校正性能对弹道参数的精度非常敏感。针对弹载俯冲大前斜视SAR成像模式下成像斜距图为距离多普勒类型图像的几何校正算法,从理论上分析了多维弹道参数误差带来的几何校正畸变量,通过仿真验证了算法及畸变量分析的有效性。该研究对雷达导引头的系统设计、目标识别技术需求等提供了理论依据,具有重要的工程应用价值。     

星载前视SAR系统的信号分析

针对星载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,详细分析了前视SAR的多普勒特性,即多普勒频率、多普勒带宽;指出前视SAR的方位分辨率与天线的孔径长度无关,而是与载波频率、雷达平台高度、方位向地面距离等因数有关,并仔细讨论了各因数对方位分辨率的影响以及前视SAR成像对系统参数脉冲重复频率、波束投射角的限制,说明了前视SAR的高分辨成像区域及前视SAR高分辨成像对平台高度的要求.     

前视SAR系统的方位分辨率特性

针对星载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,本文详细分析了前视SAR的多普勒特性,即多普勒频率、多普勒带宽;指出前视SAR的方位分辨率与天线的孔径长度无关,而是与载波频率、雷达平台高度、方位向地面距离等因数有关,并仔细讨论了各因数对方位分辨率的影响;前视SAR成像对系统参数脉冲重复频率、波束投射角的限制。     

基于Radon变换的大前斜视SAR多普勒参数估计方法

多普勒中心估计是前斜视SAR成像的一个关键问题.本文首先分析了前斜视SAR回波距离徙动的特点,然后提出了利用Radon变换从距离向压缩后的回波响应曲线提取多普勒中心的方法.本方法无需已知雷达平台速度和斜视角,可以直接估计得到多普勒中心,并且没有多普勒中心模糊,适用于大前斜视角SAR成像.此外,本方法在雷达平台运动速度已知时,还可进一步估计出雷达波束斜视角,进而估计出多普勒调频率及高阶相位系数,用于相位补偿及聚焦成像.仿真实验证明了算法的有效性.     

MTD对比相测高的精度影响

比相测高雷达是利用多个天线馈源分别接收目标的回波信号,根据不同馈源接收回波信号时产生的相位差,再结合已知的目标距离,从而获取目标高度信息。但在实际的杂波环境中,信杂比往往很低,使得高度误差太大,影响雷达的测高精度。     

联合距离方位二维NCS的星弹双基前视SAR成像算法

星弹双基前视SAR能够全天时全天候获取导弹前方区域高分辨图像,是一种极具潜力的成像制导技术。然而,距离和方位参数的耦合与空变,阻碍着星弹双基前视SAR向高分辨成像发展。该文首先基于低轨星载照射源与高速前视的弹载接收平台构型,推导了回波信号的精确距离多普勒域解析式。然后,在距离向上,提出距离非线性变标(NCS)算法来均衡距离徙动和距离调频率,并在二维频域一致补偿;在方位向上,该文所提算法将收发机的方位调频率进行分解,利用方位NCS消除方位调频率在方位向上的高阶空变。最后,进行二维匹配滤波,得到全局聚焦良好的SAR图像。点目标和场景仿真验证了所提算法的有效性。     

DBS多普勒质心估计算法研究

雷达导引头在利用DBS技术成像时,需要根据天线扫描过的范围对各子图进行拼接。拼接时需要取出回波频谱中主波束对应的带宽,但是子图拼接经常受到多普勒中心不可靠的困扰,过低的估计精度会影响定位,严重时甚至会影响图像质量。本文研究基于回波的多普勒质心估计算法,结合实测数据进行估计,最后给出综合评价。     

基于空时二维随机辐射场的弹载雷达前视成像

针对利用多普勒效应的SAR成像方法不适用于弹载雷达前视成像的问题,本文提出了一种基于空时二维随机辐射场的弹载雷达前视成像方法。该方法首先利用多通道天线产生具有空时随机性的辐射场,然后在对散射回波建模的基础上,利用观测场景的稀疏性,采用基于压缩感知的方法对场景进行前视成像。实验结果表明该方法具有较强的前视成像能力。     

弹载斜视SAR成像的改进波数域算法

导弹非匀速直线运动且速度快的特点,使得弹载SAR回波信号的多普勒参数随斜距的变化较大,因此在波数域进行相位补偿的波数域算法很难实现弹载SAR测绘带内的高精度成像处理。该文在经典波数域算法及相关文献的基础上对波数域成像算法进行改进,将2维波数域中的方位压缩处理变换至时域或空域进行,从而可完成成像过程中多普勒参数适应距离的变化,降低原有算法使用同一参数带来的相位误差,因此改进算法能适用于宽测绘带的弹载SAR精确成像。仿真实验验证了改进算法的有效性。     

基于遗传算法的弹载SAR弹道优化设计

应用改进实数编码遗传算法研究了基于弹载SAR导引头的反舰导弹末制导段的弹道优化设计问题。首先分析了飞行弹道和观测视角对弹载SAR导引头方位分辨率的影响,建立了导弹运动的数学模型,给出了弹载SAR成像对导弹飞行弹道的约束,然后把导弹横向加速度作为优化变量,构建了与方位分辨率和波束驻留时间相关的目标函数。利用改进了交叉变异算子的遗传算法进行仿真,结果表明,弹道优化后的目标函数值相对于零控方式大幅缩减,证明了该方法的有效性。     

弹载俯冲前斜SAR目标测角及精度分析

根据弹载俯冲合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像原理，提出了目标的SAR测角算法，并仿真分析了弹载SAR成像目标定位和测角误差。前斜角、高度误差和多普勒测量误差对测角影响很大，姿态角误差会影响最终的测角误差。SAR测角精度是影响导弹末制导的关键，需要对系统各项误差项进行约束控制。提出的SAR目标测角算法及测角精度仿真分析结果可为导引头系统设计提供参考。     

PRF-ambiguity resolving by wavelength diversity

For high-precision synthetic aperture radar (SAR) processing, the determination of the Doppler centroid is indispensable. The Doppler frequency estimated from azimuth spectra, however, suffers from the fact that the data are sampled with the pulse repetition frequency (PRF) and an ambiguity about the correct PRF band remains. A novel algorithm to resolve this ambiguity is proposed. It uses the fact that the Doppler centroid depends linearly on the transmitted radar frequency for a given antenna squint angle. This dependence is not subject to PRF ambiguities. It can be measured by Fourier-transforming the SAR data in the range direction and estimating the Doppler centroid at each range frequency. The achievable accuracy is derived theoretically and verified with Seasat data of different scene content. The algorithm works best with low contrast scenes, where the conventional look correlation technique fails. It needs no iterative processing of the SAR data and causes only low computational load     

机载雷达前视探测方位超分辨算法

机载雷达前视探测在民用与军用领域都具有广泛应用,例如跑道障碍物探测、低空飞行、自主着陆、导弹制导等。由于探测区域方位向多普勒带宽几乎为零,不满足DBS与SAR技术处理的条件,因此方位分辨率由天线波束3dB宽度决定。针对雷达前视探测方位低分辨率问题,本文提出一种基于改进雷达信号模型的统计优化超分辨算法。算法同时利用泊松与高斯噪声的分布先验信息进行数学建模,选择贝叶斯最大似然准则对超分辨反问题正则化,通过近似迭代求解实现雷达方位向超分辨。仿真与实测数据结果表明,与当前算法相比较,该算法进一步降低了噪声敏感性,有效抑制虚假目标产生,对于提高波束主瓣内目标分辨能力具有实际应用意义。      

快速扫描机载气象雷达多普勒解模糊算法

本文针对机载气象雷达前视快速扫描下的多普勒模糊问题,提出了两种多普勒解模糊算法：基于改进方位向波束形成算法和基于阻塞矩阵算法。基于改进方位向波束形成算法在传统的Capon波束形成的基础上,利用空间谱积分的方法对非期望信号协方差矩阵进行重构和对导向矢量进行估计,进一步提高了算法的鲁棒性,降低方位角估计误差;基于阻塞矩阵算法需要估计导向矢量,并利用导向矢量计算阻塞矩阵,将接收信号进行多普勒模糊相消预处理,阻塞每个多普勒频点的模糊多普勒分量,以达到解模糊的目的。通过仿真实验证明,两种方法均可以有效地恢复信号的多普勒信息,其中基于阻塞矩阵算法与基于改进方位向波束形成算法相比,有更优良的性能,并有更小的运算量。     

一种提升汽车雷达方位角分辨率的成像处理方法

针对汽车雷达方位角分辨率受方位向天线长度限制的问题,该文提出一种基于多波束实孔径雷达图像融合来提升汽车雷达方位角分辨率的成像方法。该方法首先利用相控阵天线波束电扫描来获取前视实孔径雷达图像,然后根据汽车雷达成像几何关系通过多张多角度实孔径雷达图像相参累加来提升雷达方位角分辨率。计算机仿真结果验证了该方法在提升汽车雷达方位角分辨率的有效性。     

低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达目标回波包络峰值的距离徙动会导致FFT相参积累增益降低,为了对回波信号进行运动补偿,需要对目标运动参数进行估计。由于天基雷达对目标的观察距离较远,因此回波信噪比较低,直接影响了运动参数的估计精度。针对这一问题,本文提出了一种低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法。首先建立了目标回波模型,并对雷达观测距离范围内的回波信噪比进行了计算分析;然后利用Keystone变换对回波包络距离徙动进行校正,并对校正后的回波信号作离散短时傅里叶变换,得到回波信号方位向上的时频分布;最后利用Hough变换将时频域变换到参数域,得到运动参数的估计值。仿真结果表明,本文方法在低信噪比条件下能有效地估计目标运动参数,并且估计精度对信噪比的变化不敏感,具有良好的鲁棒性。      

舰船ISAR成像的时间段优化选取

在分析舰船逆合成孔径雷达（ISAR）成像模型的基础上提出了一种选取最优成像时间段的方法,即利用时域相关法估计不同时刻的多普勒中心,绘制出多普勒中心曲线;根据多普勒中心曲线选取合适的成像时间段,对选取的每段数据进行平动补偿,并求其方位多普勒谱;根据谱宽判断该时间段是否为最优成像时间段,如果是则利用距离-瞬时多普勒进行成像,否则丢弃该段数据。实测数据的成像结果验证了提出的方法是有效的。     

如何提高米波雷达的方位精度

分析了米波波段背靠背双天线雷达实测原始点迹数据，列出了不同情况下目标点迹参数的分布，对比了中心法、峰值法、幅度加权法三种方法获得的目标方位数据的分布与特性。比较表明：对米波雷达而言，采用幅度加权方法获取目标方位，其精度较高。