基于稀疏孔径干涉ISAR技术的复杂运动舰船目标三维坐标恢复方法

基于正交双基线的3维干涉逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术可获得目标的3维坐标信息,这对目标的分类与识别是非常有利的。然而,实际情况下回波数据一般都是稀疏的,这对传统的干涉成像技术带来一定的挑战。该文提出一种稀疏孔径情况下的舰船目标3维干涉成像算法,并采用最小熵方法实现回波数据的运动补偿与图像配准,同时基于梯度算子实现对稀疏数据的精确恢复。通过对方位向数据进行参数估计与压缩处理,可获得目标的2维ISAR成像结果,进而基于干涉技术实现对复杂运动舰船目标的3维成像。仿真数据验证了文中方法的有效性。      

多基站ISAR三维非平稳转动转台目标成像

在多基站ISAR三维转动转台目标成像模型的基础上给出了多基站ISAR三维非平稳转动目标转台成像算法.基于Wigner-Ville时频分析方法,通过建立在多基站ISAR三维转动转台目标成像模型基础上的距离向投影方程组和方位向多普勒方程组的联合求解,获得了三维非平稳转动转台目标散射点位置和运动参数的估计,同时对系统的成像约束进行了分析.仿真实验验证了多基站ISAR三维非平稳转动转台目标的成像.     

MIMO雷达三维干涉诊断成像方法

2维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)成像是目标散射机理高分辨率分析和散射诊断测量的重要手段,现有被广泛采用的技术主要包括转台ISAR和导轨SAR成像技术。相比于传统的2维成像,3维成像可以提供目标局部散射中心在空间的3维位置和散射强度信息。因此,探索新的、可工程化实现与应用的目标3维成像技术是一项极具吸引力的工作。该文提出一种基于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)阵列技术的3维干涉成像方法。首先,设计并试验了一种具有高孔径利用率和通过虚拟孔径实现干涉成像功能的MIMO阵列;其次,分析了MIMO阵列合成的两组虚拟孔径所成两幅2维雷达像的干涉相位与目标散射中心高度之间的关系,发展了MIMO雷达3维干涉成像算法;最后,通过数值仿真和原理样机实验验证了所提方法在目标散射机理分析和诊断测量应用中的可行性和有效性。      

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HH变换的非平稳运动目标的ISAR成像

ISAR时频分析法成像与传统的成像处理算法相比,将二维的距离-多普勒矩阵变成了三维的时间-距离-多普勒矩阵,在一定程度上改善了成像质量,但对于非平稳运动目标的成像效果并不非常显著.应用Hilbert-Huang变换,对非平稳运动ISAR目标进行成像处理,并与经典的Wigner-Ville分布算法所得图像进行比较.成像试验结果表明:该算法明显改进了图像质量.     

多基站ISAR三维转动转台目标成像研究

该文建立了多基站ISAR 3维转动转台目标的成像模型和成像算法,同时分析了多基站ISAR 3维转动转台目标的成像约束。通过在多基站ISAR 3维转动转台目标成像模型的基础上构造多基站距离向投影方程组和方位向多普勒方程组,实现了同时对目标散射点位置参数和运动参数的估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面转台模型成像算法。     

空间自旋运动目标的ISAR成像研究

逆合成孔径雷达(ISAR)是空间目标探测的重要途径.文中对空间自旋运动目标的ISAR成像进行讨论.根据目标自旋运动规律,建立和分析了ISAR回波信号模型,重点分析自旋目标的成像机理,研究了自旋对目标ISAR成像的影响.基于ISAR成像的原理,建立了计算目标ISAR投影像的方法.仿真实验验证了ISAR投影像计算方法的有效性和自旋对ISAR成像影响分析的正确性.该投影像算法也适用于空中目标成像的讨论.     

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.     

基于稀疏孔径的联合稀疏约束干涉ISAR机动目标三维成像

InISAR系统能够实现对目标的3维几何估计,更加有利于目标的分类和识别。同时多功能ISAR/InISAR系统针对的多是机动性很强的目标,在某些情况下对单个目标仅能获取稀疏孔径观测,尤其是在目标存在机动特性的情况下,更是增加了ISAR成像的难度,这些对传统的ISAR成像算法提出了挑战。为了解决上述这些问题,该文针对机动目标提出一种基于稀疏孔径的联合稀疏约束InISAR 3维成像方法。对匀加速转动的目标,回波的多普勒调制可以建模成线性调频的形式,并用chirp-傅里叶字典来表征其机动性。接着将联合的多通道InISAR 2维成像转化为联合稀疏约束的最优化求解问题,并用改进的OMP算法进行求解。然后利用各个通道估计的ISAR图像和调频参数实现对目标的3维几何重构。相比于单通道独立成像,联合多通道稀疏约束成像能获得更好的2维和3维成像结果。最后,进行实测数据实验以验证该文算法的有效性。     

ISAR高分辨率成像方法综述

逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)可以实现对目标全天时、全天候、远距离和高分辨率的观测,在军事和民用领域中具有广泛的应用价值。首先,系统地总结了近年来在ISAR二维成像方面的研究进展。其次,从包络对齐与自聚焦两方面对平动补偿的研究现状进行了分析。再次,在分析传统ISAR成像方法的基础上,对4种超分辨成像方法进行归纳总结。然后,对大转角成像算法进行对比分析,给出不同算法的适用范围。同时,对多目标成像和微动目标成像的研究进展进行了综述和分析。最后,对未来ISAR成像的热点问题和发展趋势进行了展望。     

干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述

干涉式逆合成孔径雷达（InISAR）成像是一种将干涉技术与逆合成孔径分辨相结合的高分辨雷达三维成像方法,能够实现对远距离运动目标全天候、全天时的三维成像,在军事和民用领域都呈现出广泛的应用前景和实用价值。其基本思想是利用位置分布不同的多个天线获取成一定视角差的多幅逆合成孔径雷达（ISAR）复图像,实现目标散射中心的二维分辨,然后通过干涉相位处理,恢复出目标散射中心的真实三维分布。本文综述了InISAR三维成像的理论框架,回顾了InISAR成像技术的发展历程,着重对图像配准、相位解缠绕、运动补偿、斜视、基线配置等关键技术难点进行了分析和评估,明确了研究中存在的问题,阐述了有待进一步研究的方向,最后对InISAR的发展现状和趋势进行了总结和展望。      

Three-dimensional interferometric ISAR imaging for targetscattering diagnosis and modeling

Two-dimensional (2-D) inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging has been widely used in target scattering diagnosis, modeling and target identification. A major shortcoming is that a 2-D ISAR image cannot provide information on the relative altitude of each scattering center on the target. In this paper, we present an interferometric inverse synthetic aperture radar (IF-ISAR) image processing technique for three-dimensional (3-D) target altitude image formation. The 2-D ISAR images are obtained from the signature data acquired as a function of frequency and azimuthal angle. A 3-D IF-ISAR altitude image can then be derived from two 2-D images reconstructed from the measurements by antennas at different altitudes. 3-D altitude image formation examples from both indoor and outdoor test range data are demonstrated on complex radar targets.     

Three-dimensional SAR imaging of a ground moving target using the InISAR technique

In this paper, a three-dimensional (3-D) interferometric synthetic aperture radar (ISAR) imaging method for moving targets is presented. This imaging method is based on the ISAR principle and the simple observation that all scatterers on a moving target move in tandem. The angular motion parameters in the cross-range directions could be estimated using the overall range profile of the moving target. Registration of the respective complex images at the two (or more) interferometric antennas can then be achieved via compensating the respective echoes at the raw data level, thus avoiding phase-unwrapping processing and image-resampling processing as required by conventional methods. Finally, a 3-D image of the moving target can then be reconstructed from the 3-D spatial coordinates of these scatterers. Furthermore, the method works well even for a target moving in heavily cluttered environments.     

干涉式逆合成孔径雷达三维成像技术研究

该文提出了干涉式逆合成孔径雷达三维成像的方法,并对于涉式测角出现的角闪烁现象提出了判断并剔除角闪烁点的准则。然后分析了两种跟踪体制下的三维成像方法,并提出了克服连续跟踪体制下跟踪误差引起的相位随机抖动问题的方法,解决了步进跟踪体制下各天线ISAR像焦点对齐问题。     

低轨卫星目标干涉ISAR三维成像方法

研究了在低轨道上运行的卫星目标的逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像问题,提出将干涉逆合成孔径雷达（Interferometric ISAR,IF-ISAR）成像技术应用于对卫星目标成像,并用此方法实现了对低轨卫星的三维成像。研究设计了卫星轨道模型和雷达天线空间配置,建立了卫星目标三维成像的几何坐标系,并对干涉成像的三维分辨率进行了估计。仿真结果验证了理论分析的正确性和成像方法的有效性。     

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.     

目标宽带雷达特征信号的建模与预测

本文介绍了目标宽带电磁散射理论建模采用的目标电磁菜射模型以及一维距离像、两维成像等带雷达目标特征信号的预测,突破原有的点频ＲＣＳ散射理论建模水平;而且本文宽带散射我频散射计算,反映了宽带雷达工作原理,便于宽带进一步处理,进行目标频域特性分析和时频表达,本文撮后给出了理论建模实例并与实际测量结果进行比对,得到了满意的效果。     

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.     

弹道中段目标多普勒成像算法研究

弹道中段目标成像技术是弹道导弹防御系统的核心技术。利用传统的宽带ISAR雷达对弹道中段目标成像无法利用统一的相位补偿函数进行相位补偿,导致成像结果的模糊。该文提出一种提取时频骨架线的信号处理算法,算法通过对提取的弹道中段目标窄带回波的时频多普勒骨架线进行幅度增强,提高目标多普勒成像分辨率,仿真数据和暗室测量数据试验表明,该算法能够实现基于窄带雷达回波多普勒信息的弹道中段目标二维成像。