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。     

基于FRFT的大型平稳目标ISAR成像算法

逆合成孔径雷达(ISAR)通常忽略越距离单元走动(MTRC),采用距离多普勒(RD)算法进行ISAR成像.但对于高分辨ISAR成像雷达,当目标尺寸较大时,距目标中心较远的散射点会产生MTRC,从而导致ISAR像质量下降.为避免散射点的MTRC,本文提出了一种基于分数阶傅立叶变换(FRFT)的ISAR成像算法.从多普勒域看,MTRC是由信号频率和多普勒频率耦合引起的.本文算法以此为基础,利用FRFT的Chirp-multiplication性质对多普勒域进行尺度变换,实现信号频率与多普勒频率的解耦合,获得目标横向像,然后利用IFFT进行径向压缩,无需越距离单元走动校正即可获得清晰的ISAR像.该算法不需要已知目标的转动信息,实现简单,而且计算量与RD算法相当.仿真数据和暗室测量数据验证了算法的有效性.     

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.     

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。     

基于最小二乘估计的InISAR空间目标三维成像方法

InISAR系统能够在短观测时间内实现对目标的3维成像,在目标识别和分类中有广泛应用。但是ISAR成像平面不仅取决于目标相对雷达的空间位置,还和目标的运动情况有关。针对空间平稳运动目标,该文利用互相垂直的L型基线构成双通道InISAR系统,对各天线接收到的回波分别采用各自的参考距离进行聚焦处理,采用传统的距离-多普勒算法得到目标散射点2维像,通过提取各散射点的干涉相位和多普勒信息,采用最小二乘方法对目标的有效转动角速度大小和方向进行估计,进而估计出散射点的3维位置,实现目标3维成像。仿真实验验证了所提方法的有效性和鲁棒性。     

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。     

基于广义keystone和频率变标的微波光子ISAR高分辨实时成像算法

微波光子雷达具有发射大带宽和高载频信号的能力,可实现2维高分辨的逆合成孔径雷达(ISAR)成像。研究相应的实时成像算法具有重要意义。但信号的高距离分辨率特点使得距离弯曲的空变性无法忽略,高载频特性使得相位历程的空变性无法忽略,导致传统的多普勒域实时成像算法成像效果差。另外,计算量较大的波束域成像算法不适用于大数据量的微波光子雷达信号。因此该文提出一种高效率的微波光子ISAR高分辨实时成像算法,该算法首先利用广义楔石变换(GKT)提取特显点相位,进而由相位调频率反演目标横向速度,最后利用速度估计结果结合频率变标(FS)算法完成空变的距离弯曲校正和方位匹配滤波成像。仿真和实测数据的处理结果验证了该算法的有效性。      

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。      

基于联合互时频分布的InISAR三维成像方法

 常规InISAR通常采取先进行各天线的二维ISAR成像再进行图像间干涉处理的三维成像步骤.与此不同,本文提出了一种基于联合互时频分布的InISAR三维成像方法,通过构造干涉天线接收回波之间的联合互时频分布,在一次时频变换中能同时实现同一距离单元内各散射点的横向分辨和相位干涉处理,并利用Radon变换有效抑制了互时频分布的交叉项.该方法不仅具有Cohen类时频变换的高时频聚集性的特点,而且对0阶平稳运动和1阶机动目标都能进行三维成像.仿真结果验证了该方法的有效性.     

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。     

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。     

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。     

Automatic aircraft landing using interferometric inverse syntheticaperture radar imaging

This paper presents an interferometric processing of an aircraft's monostatic and bistatic inverse synthetic aperture radar (ISAR) signatures for automatic landing. The aircraft's squint angle in this ISAR imaging problem is near 90 degrees . We show that this extreme squint angle does not pose any problem for the ISAR Fourier-based (wavefront) reconstruction algorithm. In fact, the aircraft can be imaged accurately, and without any erroneous shifts in the cross-range domain, within the imposed theoretical resolution. Moreover, the algorithm is accurate enough such that one can utilize the phase of the ISAR monostatic and bistatic measurements for interferometric processing. The resultant interferometric ISAR image is used to detect undesirable rotations in the aircraft's orientation.     

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。     

机载干涉SAR/ISAR对地面慢速目标成像研究

该文研究用机载干涉SAR/ISAR技术对地面慢速目标成像,该技术利用SAR成像的距离和横向距离高分辨率,以及干涉仪的空域对消,实现杂波抑制,提高信杂比。动目标的真实方位由相位比较干涉仪测定。进而用ISAR处理得到慢速目标的高分辨图像。文中详细讨论了机载干涉SAR/ISAR系统框图和工作原理,并导出了该系统中SAR、干涉仪空域对消和测向以及ISAR处理的定量关系式。理论分析和初步计算机仿真证明了这项技术的正确性。     

Estimation of three-dimensional motion parameters in interferometric ISAR imaging

In most interferometric inverse synthetic aperture radar (InISAR) systems, the pixels between two ISAR images derived from corresponding antennas usually do not register properly. As such, correct phase difference between two ISAR images could not be obtained. A three-dimensional (3-D) motion compensation method, or 3-D focusing, is put forward in this paper. With a multiple antenna pair configuration, the angular motion parameters both in the azimuth and pitching directions are accurately estimated without the usual phase-unwrapping processing. As such, there is no phase ambiguity in the inteferometric systems. The angle motion trajectory measurement here is based on the range profiles (or spatial spectrum) so that the "angle scintillation" phenomenon can be effectively suppressed. The angular motion trajectory is then obtained by curve fitting of the spatial spectrum (range profile in the cross-range direction). The compensated ISAR images are registered accurately. Finally, the simulation data are used to illustrate the accuracy of the proposed method.     

基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像

针对复杂运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中多普勒扩散导致的成像质量下降,该文在建立方位回波信号为立方相位信号(CPS)的基础上,提出一种基于改进型快速双线性参数估计的复杂运动目标ISAR成像方法。该方法通过利用双线性立方相位函数,非均匀快速傅里叶变换(NUFFT),基于Chirp-z的尺度变换以及快速傅里叶变换(FFT)等操作,能够快速实现CPS参数估计和复杂运动目标的ISAR成像。由于实现过程均采用NUFFT和FFT快速实现,该方法计算量小,并且双线性操作可以保证其具有较好的抗噪声性能和交叉项抑制性能。理论分析和仿真结果验证了该ISAR成像算法的有效性。