基于特征配准的ISAR图像方位定标方法

逆合成孔径雷达(ISAR)成像利用目标相对雷达视线的姿态变化形成的合成孔径获得方位高分辨,成像方位为多普勒轴,通常需要估计目标的有效转动速度以实现ISAR图像的方位定标从而体现目标真实尺寸。现有算法通常利用信号的运动参数估计和图像整体配准。该文提出利用子孔径ISAR图像的特征提取和配对,根据特征点坐标估计目标的有效转角速度。首先利用尺度不变特征变换(SIFT)和快速鲁棒特征(SURF)对两幅ISAR图像进行特征点提取;然后分别采用最短欧氏距离和随机采样一致性(RANSAC)进行特征点的匹配和失配点的剔除;最后根据配对特征点的坐标和能量估算有效转角速度,实现ISAR图像方位定标。仿真数据和实测数据验证了该算法的精确性和稳健性。     

一种高精度的ISAR转动补偿和方位定标方法

传统逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法忽略了目标回波的高阶转动相位的影响,导致方位向聚焦效果较差,且无法直接从目标图像中获取目标尺寸信息。该文提出一种转动补偿和方位定标方法。该方法采用回波的全部方位信息,通过构造局部平均多普勒趋势(LADT)信号获取目标回波的多普勒变化趋势。进一步利用随机采样一致(RANSAC)算法估计多普勒调频率及目标有效转动速度,实现高精度转动补偿与方位定标。仿真与实测数据实验验证了该方法的有效性。     

基于图像旋转相关的空间目标ISAR等效旋转中心估计算法

为了消除逆合成孔径雷达(ISAR)越分辨单元徙动(MTRC)引起的图像散焦,需要估计目标的等效旋转中心。该文以空间目标为研究对象,提出了一种基于图像旋转相关的ISAR旋转中心估计算法。首先,分析了ISAR的瞬时成像机理;其次,将采用相同运动补偿后的回波数据分段成像,得到不同视角的2幅图像;然后,基于定标后的图像像素旋转和图像相关,估计等效旋转中心。当假定的等效旋转中心与真实的旋转中心一致时,2幅图像相关性最大,据此得到旋转中心位置。仿真实验表明,该算法能够有效利用图像整体信息,估计出高精度的目标等效旋转中心,利于提高成像质量。     

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。     

基于InISAR像的目标识别方法

针对目标ISAR图像方位向坐标是多普勒频率,其分辨率和目标运动状态有关,如果不进行标定,直接利用ISAR像进行识别存在困难,该文提出了一种基于多特显点的InISAR成像方法,并利用极化映射,提取特征进行识别。该文利用ISAR图像中特显点的多普勒频率和横距的关系,对整幅ISAR像进行横向定标;InISAR像转换到极坐标格式下,提取具有旋转和尺度不变性的特征,对目标分类。详细分析了4个主要参数对成像和识别的影响,仿真实验结果验证了理论分析。     

一种ISAR目标转动估计和方位定标方法

获得精确目标转角信息对于逆合成孔径雷达(ISAR)成像至关重要。通过精确的转角估计不仅可实现转动补偿提高ISAR聚焦性能,也是实现成像方位定标的必需条件。本文提出一种稳健的ISAR目标转角估计方法,该方法以目标成像的聚焦程度作为代价函数,通过交替迭代优化求解目标的有效转角速度和加速度,继而实现精确转动补偿和成像方位定标。仿真和实测数据实验验证了该方法的有效性。     

空间目标双基地ISAR越多普勒单元徙动校正算法

针对双基地逆合成孔径雷达(ISAR)的越多普勒单元徙动问题,以转台模型为研究对象,分别从回波信号模型和散射点相对收发双站速度变化2个角度分析了越多普勒单元徙动的产生机理,并提出了基于距离单元相位补偿的多普勒徙动校正算法.该算法首先由双基地雷达与目标的几何关系估计出其等效旋转速度,然后通过等分观测期间的目标回波获取2幅不同观测视角的ISAR图像,依据图像旋转相关最大准则估计出图像的等效旋转中心,实现一维距离像的定标,最后对每个距离单元进行相位补偿,完成越多普勒单元徙动的校正.仿真实验表明,算法能有效解决双基地ISAR越多普勒徙动问题,提高ISAR成像质量.     

具有横摇、纵摇和航向运动小船的逆合成孔径雷达成像分析

本文分析了横摇、纵摇和航向旋转运动对小船逆合成孔径雷达（ISAR）成像的影响。理想的规则运动目标的逆合成孔径雷达图像可以从图像的投影面和雷达视线（LOS）单元矢量中得到。横摇、纵摇和航向旋转运动会导致时变的多普勒频移，这可以通过旋转矩阵和有效旋转矢量来分析。我们利用一条商用小船的逆合成孔径雷达的数据，和带有4个GPS天线的Trimble的战术空军导航系统的矢量系统收集的横摇、纵摇和航向数据，来研究旋转运动对逆合成孔径雷达成像的影响。对于规则运动的目标，如果采用常规的运动补偿、横摇和纵摇运动的扰动会使图像变模糊。在这种情况下，如果应用先进的成像算法，例如能补偿这种扰动的极坐标重建算法，就可以改善图像的质量。     

基于成像序列的弹道目标ISAR图像横向定标

对目标逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)像横向定标是进行目标结构特征提取的基础,重点是进行目标转速的估计。从弹道目标的ISAR像序列出发,得到ISAR像中散射点构成的向量。利用给出的转角估计表达式,考察模值最大的向量在成像序列之间的转角,以此作为目标的转角,完成目标转速的估计。最后对所提方法的性能进行了分析。该方法充分利用ISAR像序列的特点和序列中包含的目标特征信息,避免了繁琐的图像配准过程和复杂的回波多普勒调频率估计。仿真实验表明,该方法能有效完成目标转速估计,定标误差较小。     

一种改进的ISAR图像方位向定标方法

确定逆合成孔径雷达（ISAR）图像的方位向像素尺寸,即方位向定标,是正确获得目标外形和尺寸等特征信息的前提。ISAR图像的方位向像素取决于雷达波长和目标相对于雷达视线在相干积累时间内的转角,前者是已知的,但后者在对非合作目标成像方式下难以确定。在研究已有定标算法的基础上,提出了一种改进的ISAR图像方位向定标方法,即首先用最大对比度（IC）和质量评估（QE）准则筛选出多个质量最好的包含特显点的距离单元,然后提取这些单元内特显点的回波信号并估计各特显点的调频率,最后由特显点的距离坐标和调频率获取目标的转动角速度,从而实现ISAR图像的方位向定标。仿真和实测数据的处理结果表明,该算法的定标效果明显优于已有算法。     

一种基于图像最大对比度的联合ISAR方位定标和相位自聚焦算法

针对特显点选取易受噪声影响这一问题,该文提出一种基于全局图像最大对比度的逆合成孔径雷达(ISAR)方位定标算法,并在实现方位定标的同时完成距离空变相位补偿自聚焦。该方法以图像对比度作为代价函数,利用BFGS算法实现代价函数的最大化高效求解,获得目标信号的距离空变调频率,进而计算目标有效转动角速度,实现方位定标和距离空变相位自聚焦。仿真和实测数据实验对比验证了该算法的有效性和稳健性。     

基于随机霍夫变换的干涉ISAR横向定标算法

针对ISAR像的横向定标、干涉ISAR(InISAR)中相位缠绕问题,该文提出一种基于随机霍夫变换(Randomized Hough Transform,RHT)的InISAR横向定标算法。该算法基于ISAR像中的特显点,由特显点的干涉相位主值得到的横向距离与多普勒频率的线性关系,利用RHT估计真实横向距离与多普勒频率之间的尺度因子,对ISAR像横向定标,从而避免了繁琐的相位解缠绕过程。仿真结果表明该算法可以实现对ISAR像的定标,并具有一定的抗噪声性能。     

低分辨雷达目标成像的横向距离定标

确定低分辨雷达目标横向成像的距离定标(横向距离因子),是正确获取目标横向距离像和进行雷达目标识别的一个前提。根据逆合成孔径雷达(ISAR)原理,目标横向距离因子取决于雷达波长和目标对于雷达视线(RLOS)在相干处理时间内的转角,前者可已知,但对于非合作的运动目标,后者在简单的ISAR方式下,是难以确定的。该文根据合成阵列以及干涉SAR(INSAR)的原理,利用两个水平方向放置的天线,通过对两个天线所成一维横向距离像进行比相,便可对目标进行横向定标。通过理论分析和仿真实验证明,该方法是正确和有效可行的。     

Image-based scaling for ship top view ISAR images

A high quality top view or side view ship ISAR image with proper cross-range scale is very useful for target recognition. A technique aiming at solving the ship top view image scaling is developed, in which the cross-range scale information is obtained by measuring the slopes of the two feature lines of the ship, the centerline and the stern line. Neither the prior knowledge about the ship nor the tracking data is required. The proposed technique is fully based on the image. It is used with ease and high efficiency. Examples are provided to demonstrate its effectiveness with both simulated and real data. The scaled results are in accordance with the real shape of the ship.     

空间目标卡尔曼滤波稀疏成像方法

鉴于卡尔曼滤波器(KF)具有优良的信号估计性能,将KF与贪婪算法相结合,该文给出稀疏约束下的基于KF的空间目标逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法。考虑到有些空间目标尺寸较大或包含大尺寸部件,或成像积累时间较长,会引入越分辨单元走动(MTRC)和方位向2次相位调制,首先对回波进行MTRC校正,然后构建包含2次相位的观测矩阵,通过使图像锐度最大化,估计目标转动角速度,获得聚焦目标图像,并将估计转速用于方位向图像定标。卫星仿真ISAR数据处理验证了上述成像处理方法的有效性。成像效果优于传统距离多普勒(RD)和正交匹配追踪(OMP)方法。     

一种基于改进压缩感知的低信噪比ISAR高分辨成像方法

针对低信噪比下基于压缩感知(CS)的ISAR成像方法性能下降甚至失效的问题,该文提出了一种改进CS的成像方法,即用能量门限分离含目标的距离单元和噪声单元,同时在方位向上用相干投影来提高观测数据的信噪比,利用迭代加权的1-范数优化以增强真实散射点能量并且压制噪声。 改进CS算法适用于强噪声的环境下的ISAR成像,并可利用很少脉冲数获得高分辨的目标像。实测数据处理验证了该方法可以有效克服强噪声与杂波。同时,仅用16个回波脉冲就可得到高分辨ISAR图像,验证了该方法在非常有限脉冲条件下的稳健性。     

基于高精度运动信息的ISAR分辨率评估方法

ISAR分辨率评估是空间目标成像雷达精度鉴定的重要内容。该文针对ISAR分辨率评估中的基准计算与方法设计两个关键问题进行了详细分析,进而提出了基于空间目标高精度轨道与遥测姿态等运动信息的ISAR方位向定标方法。在此基础上,建立了一种新的ISAR分辨率评估方法。利用某雷达精度鉴定试验中对不同空间目标的实测成像数据,验证了该文方法的合理性与有效性。