多视角ISAR成像研究

提出了多视角逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法,对不同视角回波数据子孔径内部与外部分别选用不同对齐基准的方法进行包络对齐,然后采用多特显点综合法进行自聚焦．对各个视角接收信号融合,给出了一种参数化方法与非参数化方法相结合以进行稀疏孔径外推的算法,经外推后通过方位向FFT得到目标ISAR图像,该算法可有效应用于合成孔径雷达稀疏孔径成像．     

Inverse synthetic aperture radar imaging based on sparse signal processing

Based on the measurement model of inverse synthetic aperture radar (ISAR) within a small aspect sector, an imaging method was presented with the application of sparse signal processing. This method can form higher resolution inverse synthetic aperture radar images from compensating incomplete measured data, and improves the clarity of the images and makes the feature structure much more clear, which is helpful for target recognition. The simulation results indicate that this method can provide clear ISAR images with high contrast under complex motion case.     

光学综合孔径成像系统探测器采样研究

基于探测器采样原理,从空间域和频率域详细研究了探测器采样对光学综合孔径(OSA)成像质量的影响。在空间域,研究了OSA成像系统点扩散函数分布与探测器采样误差的关系;在频率域,基于探测器采样与光学传递函数的关系,研究了采样频率对OSA成像系统截止频率的影响,分析了成像系统欠采样的产生并进行了欠采样图像恢复仿真。实验结果表明,在OSA成像系统的设计中,要将探测器与光学系统适当匹配,才能获得最佳的图像性能。     

稀布阵综合脉冲孔径雷达方程及应用分析

基于常规监视雷达方程、结合稀布阵特点,修正给出了稀布阵综合脉冲孔径雷达方程推导,并分析讨论了该体制雷达的特有参数.通过对脉冲积累时间、等效功率孔径积的计算分析以及与常规雷达的探测威力对比,得出了该体制雷达具有作用距离远、探测慢速目标时脉冲积累时间长以及所需等效功率孔径积小等优点.该方程在论证和研究稀布阵综合脉冲孔径雷达探测威力方面更具有实用性,为进行该体制雷达初步设计提供了一个良好的工具.     

Design method for bandwidth and synthetic aperture time in GEOSAR

The complex relative motions between the Radar platform and the targets are more complex in geosynchronous Synthetic aperture radar (GEO SAR). The assumption that range and azimuth are uncoupled in Low-Earth-Orbit SAR does not hold in GEO SAR. The common calculation method for bandwidth and synthetic aperture time cannot be used in GEO SAR. In this paper, a method suit able for GEO SAR is proposed to design imaging parameters including the bandwidth and synthetic aperture time. First, a resolution analysis method with analytical expression is deduced based on geometrical mapping, and then based this expression, the bandwidth and the synthetic aperture time are optimized to meet the resolution's needs on value and shape (close to a circle). Finally, a design example in a GEO ellipse orbit is given, and the resolution analysis result corresponds to the image obtained by the Back Projection (BP) method. The designed bandwidth and synthetic aperture time are also provided. Simulation results validate the effectiveness of the proposed method in the GEO SAR system design.     

合成孔径成像技术对比研究

简要介绍了合成孔径成像技术的原理,综述了合成孔径技术在光学和无线电波段的各种应用,对比分析了各种应用方案的特点,预言了合成孔径成像技术的主要发展趋势：光学合成孔径成像技术是下一代天文望远镜的主要发展方向;后续图像处理技术正在成为合成孔径成像技术不可分割的一部分。     

伪双站ISAR成像方法研究

提出了基于单站成像系统获取多站逆合成孔径雷达(ISAR)重建图像的方法,称其为伪双站ISAR成像法.该方法利用电磁波的多径效应,发射一组电磁波信号可接收到多组回波数据,通过对回波进行信号处理,能够获得比常规单、双站ISAR成像更多的目标有用信息.与常规双站ISAR相比,它的设备大大简化,且避开了双站ISAR成像最难解决的同步技术问题.深入分析了伪双站ISAR成像的几何配置、成像原理、雷达成像平面和坐标变换等问题.仿真实验结果验证了理论分析的正确性和成像方法的有效性.     

The study on aperture configuration of optical synthetic aperture imaging system

Inordertorequirehigherresolutionwhichindi cateseffectiveaperturesof10metersorlargerindiam eter,syntheticapertureimagingsystemmustbeused,especiallyforspace basedopticalsystems[1,2].Here,syntheticaperturemeansanapertureissynthesizedbycombiningseparateoptica…     

逆合成孔径雷达成象及运动补偿技术

本文讨论了逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）中的成象和运动补偿技术，介绍了笔者在逆合成孔径雷达方面所做的工作，并给出了一些ＩＳＡＲ成象的实验结果。     

基于三维目标的ISAR成像中的加窗问题研究

针对窗函数在应用中存在的泄露问题,探讨了三维目标逆合成孔径雷达成像中的加窗问题,以提高多目标分辨能力,获取高精度的成像效果。     

一种改进的合成孔径激光雷达成像算法

合成孔径激光雷达作为新体制激光雷达,可以实现对目标的高分辨率的成像。微波波段的合成孔径成像雷达所采用的回波信号模型已不能用在合成孔径激光雷达系统,传统的距离多普勒算法亦得不到较高的成像分辨率。提出一种改进的合成孔径激光雷达的成像算法,在对合成孔径激光雷达回波信号特征分析的基础上,对经过了光外差探测的回波信号进行脉冲压缩并基于时间作傅里叶变换,构建一个补偿因子,最后通过距离徙动校正实现对被测目标的高分辨率二维成像。采用了仿真实验的方法验证了此方法的可行性。     

体目标射频回波信号实时仿真方法研究

讨论了四种射频回波信号实时仿真方法,即:使用专用硬件加速卡的射频回波信号实时仿真;使用多机系统的射频回波信号实时仿真;基于部分射频回波数据的实时内插或外推;利用ISAR像提取目标的主散射中心进行目标射频回波信号的实时计算。比较了四种实时仿真方法的异同。     

ISAR Imaging of Missing Data Based on the Iterative Adaptive Approach

基于迭代自适应算法的缺失数据ISAR成像

王勇,张荣政

(哈尔滨工业大学 电子工程技术研究所,哈尔滨 150001)

创新点说明：

本文提出一种新基于迭代自适应（IAA）算法的缺失数据ISAR成像算法,具体创新性可说明如下：

1） 首先在回波随机缺失的情况下使用IAA算法估计ISAR方位像上的多普勒谱,进而得到清晰且有较高分辨率的缺失数据成像结果。

2）本文所用方法解决了传统FFT的处理缺失数据的谱泄露问题,相比于主流的压缩感知方法,该方法恢复效果更好。

研究目的：

常规的FFT处理方法会导致图像模糊和高旁瓣等问题,为解决缺失数据下的ISAR成像问题,本文提出一种基于迭代自适应方法（IAA）的ISAR缺失数据成像算法。该算法具有全局收敛性,不需要预先设置参数,能得到清晰的成像结果。

研究方法：

1）对回波数据进行解线性调频处理,对其得到的每一个一维距离像进行运动补偿消除平等分量。

2）从缺失数据的回波中提取出有效时刻对应的一维距离像,作为有效数据。

3）将有效数据中每一个距离单元内的方位向数据视为一个非均匀采样信号,使用IAA算法应用加权最小二乘估计来获得非均匀采样信号的频谱,将其作为方位向压缩的结果,从而得到清晰的成像结果。

结果：

1）文中进行了针对一维线谱数据的缺失数据仿真实验,说明了IAA算法对于缺失数据频谱估计的精确性。

2）文中使用IAA算法及OMP算法进行了仿真MIG-25和Yak-42数据的缺失数据成像实验,实验结果说明,IAA算法能够在随机丢失数据的情况下获得清晰的目标图像。

3）文中将使用IAA算法的MIG-25 缺失成像实验数据与OMP算法实验数据进行了定量对比,说明了IAA算法的优越性。

结论：

本文提出的基于迭代自适应算法的ISAR缺失数据成像方法应用加权最小二乘估计来获得非均匀采样信号的频谱。 仿真MIG-25和Yak-42的结果表明,该算法能够在随机丢失数据的情况下获得清晰的目标图像。

关键词：迭代自适应,缺失数据,ISAR

     

机载对海多目标ISAR成像系统设计

机载对海逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)能够对海面大中型舰船进行二维成像,图像信息为识别提供了更有利的依据.根据ISAR系统的工作原理,首先分析了对海多目标ISAR面临的关键问题;然后提出了空间、时间两维分割的处理方案,以解决不同海况下海面多目标成像分辨率的问...     

一种合成孔径激光雷达激光器带宽测量新方法

提出一种合成孔径激光雷达(SAL)调频激光器带宽测量的新方法。使用法布里-珀罗(F-P)扫描共焦腔,对调频He-Ne激光器的带宽进行测量,结果表明,在测量激光器的调频带宽时不受调频速率的限制,可以实现对SAL系统调频激光器的带宽测量。     

Asynchronous rotation scan for synthetic aperture interferometric radiometer

Synthetic aperture interferometric technique has wide applications in optics, radio astronomy and microwave remote sensing areas. With the increasing demands of high resolution imaging observation, a new time-sharing sampling scheme of asynchronous rotation scan is proposed to meet the technical challenge of achieving a large equivalent aperture and overcome the operating barriers of space borne application. This configuration is basically composed by two asynchronously and concentrically rotating antenna groups, whose revolving radii and speeds are different. The synthetic aperture system with asynchronous rotation scanning scheme can effectively solve the trade-off problem of system complexity, and greatly simplify the system hardware at the cost of sacrificing a certain time resolution. The basic rules and design methods of asynchronous rotation scan are investigated The Gridding method is introduced to inverse the spiral sampling data for image reconstruction. The potential applications of geostationary orbit (GEO) earth observation and solar polar orbit (SPO) plasma cloud observation are explored with numerical simulations to validate the significance and feasibility of this new imaging configuration. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40574070, 40671121, 40701100 and 40801136) and the National High-Tech Research Program of China (“863” Program) (Grant No. 2006AA12Z141)     

基于InISAR技术的三维成像

建立了在目标与天线电轴间存在较大斜角情况下的干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)三维成像模型．研究了目标运动补偿误差对干涉测量的影响,并给出运动补偿的详细步骤．由于相位差以2π为周期,所以运动补偿误差对测量结果的影响也是周期性的,这可能造成目标像的横向折叠,本方法首先估计出目标像重心相位,然后将目标像重心作为目标的基准点对相位差进行补偿以校正目标的偏移．测量得到的目标三维坐标并不是在直角坐标系下得到的,给出了坐标转换的公式．最后用仿真结果验证了此方法的有效性．     

MIMO雷达三维成像方法研究

针对传统逆合成孔径雷达（ISAR）成像技术中存在的运动补偿难题,通过使用确定性阵列和单次快拍空间并行采样取代传统ISAR中非确定性阵列和长时间多脉冲采样,给出了一种基于多输入多输出雷达的双线阵宽带信号高分辨三维成像方法.由于采用了正交编码波形,使得距离维和方位维成像可独立进行,同时采用的垂直双线阵模式实际等效完成了平面阵列的采样功能,大大减少了阵元个数.仿真实验证实了该算法的有效性.     

利用尺度不变量特征的ISAR二维像自动识别技术

在平移、旋转、投影和遮挡等条件下,逆合成孔径雷达对目标成像不理想,会导致逆合成孔径雷达二维像目标识别困难．针对这个问题,提出了一种新的逆合成孔径雷达二维像特征提取方法,可以在不同的目标姿态获得有效的识别结果．利用尺度不变量变换,提取逆合成孔径雷达二维像的尺度信息,并按照从大到小的顺序重新排列,称为顺序尺度．将顺序尺度截取相同长度作为不变量特征,利用基于支持矢量机的识别算法选择RBF核函数,对逆合成孔径雷达二维像进行目标识别．仿真结果表明,利用顺序尺度作为特征变量,可以对逆合成孔径雷达二维像进行有效识别．     

Analysis of Moving Target Detection in Space-Surface BiSAR

Based on the geometric structure of multi-channel space-surface bistatic aperture radar (SS-BiSAR), the time-frequency and spatial-frequency relationships of clutter and moving target are detailedly analyzed. It is found that the prepositive stationary receiver can improve the spatial separation between moving target and correspondingly competitive clutter, furthermore the processing scheme of space-time adaptive processing (STAP) in SS-BiSAR echo domain is given. Meanwhile, compared to the STAP in monostatic synthetic aperture radar (SAR), it is firstly proved that the minimum detectable velocity in SS-BiSAR system can improve R0/R1 (transmitter-to-target distance over receiver-to-target) times. Finally, the computer simulation verifies the effectiveness of the STAP processing scheme.