基于线性调频步进信号的ISAR成像技术研究

分析了线性调频步进雷达信号(LMFS)的形式及成像的特点,利用对雷达发射信号的设计,提出了此类信号切实可行的运动补偿方案;提出了两种形成延展目标ISAR像的拼接方法;最后通过实测数据验证所提运动补偿方法的有效性并通过仿真验证了所提ISAR像拼接方法的正确性。     

线性调频步进信号的高速目标运动补偿技术

首先,对高速运动目标的线性调频步进回波信号建立了模型,该模型不仅考虑了目标运动造成的线性调频步进回波子脉冲信号相位变化,以及复包络时间比例发生的变化,还考虑了目标的径向运动导致子脉冲线性调频信号调频斜率的变化.然后,基于该回波模型提出了线性调频步进信号频域合成运动补偿算法,对运动目标回波信号进行精确的运动补偿.仿真结果表明,频域合成后得到的高分辨距离像副瓣电平＜-40 dB,基本消除了目标高速运动对信号合成处理结果的影响.     

线性调频步进信号雷达微动目标成像方法

旋转和振动是最常见的微动形式.目标微动会产生微多普勒效应,微多普勒特征对于目标识别与分类具有重要意义.微多普勒的存在使得目标主体的ISAR像受到污染,严重时无法识别.微多普勒对雷达分辨率极其敏感,因此宽带信号下的微多普勒研究十分必要.在线性调频步进信号体制下,引入相消处理的思想,在精分辨谱图域分离并提取微动目标的微多普勒信息,得到较为清晰的目标ISAR像,仿真验证了方法的有效性.     

基于线性调频步进ISAR参数估计和成像算法研究

本文在建立了线性调频步进ISAR回波信号模型的基础上,对线性调频步进ISAR信号特性进行了分析,指出径向速度和加速度将严重影响线性调频步进ISAR成像;因此,为了得到更好的ISAR图像,本文提出了一种新的基于线性调频步进ISAR的成像方法,充分利用距离时域包络和方位多普勒信息对径向速度和加速度进行精确的估计,同时在数据中对运动参数加以补偿,并最终实现方位多普勒成像;而且,该方法还适用于较低信噪比情况下的ISAR成像;在最后,本文给出了线性调频步进ISAR成像的详细步骤,并用不同信噪比的仿真数据验证了本文所提出方法的可行性。     

基于运动参数估计的ISAR成像算法研究

在逆合成孔径雷达（ISAR）成像算法中,目标的运动参数补偿对成像质量有很大影响。针对线性调频步进信号的ISAR成像算法进行研究,通过质量重心法对目标的速度和加速度进行粗估计,用多普勒法和最小熵法对运动参数进行修正,得到更精确的速度和加速度,并对回波包络进行补偿,最终实现ISAR成像。     

基于步进调频的非合作目标ISAR成像

作为典型的高分辨率雷达,逆合成孔径雷达(ISAR)能够对观测目标进行全天候、全天时、远距离的成像。采用非合作目标ISAR成像模型及步进调频信号的ISAR成像技术,阐述了平动补偿、最优成像时间段的选取、横向距离高分辨率,进行了非合作目标的二维ISAR成像设计。     

基于解线性调频处理的步进调频信号合成方法

目前广泛应用的宽带信号实现与处理方法主要包含宽带信号解线性调频和步进调频信号合成2种。对这2种方法的优缺点进行了分析,提出了一种基于解线性调频处理的步进频宽带信号合成方法,该方法可以实现高分辨率系统中射频前端与信号处理设计难度的相互转化,根据系统资源进行指标的最优化分配。利用仿真数据对该方法进行了验证,表明了方法的有效性和优越性。     

基于随机调频步进信号的高分辨ISAR成像方法

为充分利用随机调频步进逆合成孔径雷达回波所具有的联合稀疏特征,提高成像性能,该文提出一种基于分布式压缩感知理论的随机调频步进逆合成孔径雷达高分辨成像方法。首先构建随机调频步进信号回波的联合稀疏表示模型,并完成子脉冲的脉冲压缩处理;其次,基于每组子脉冲的随机方式(组与组之间的随机方式不同),构建相应的随机量测矩阵,获取回波的压缩感知信号模型,并利用分布式压缩感知理论实现距离向联合高分辨重构;最后结合回波在方位向的稀疏性,采用快速稀疏重构算法实现方位向高分辨成像。理论分析和仿真结果表明由于充分利用了随机调频步进信号回波的随机性与联合稀疏特征,所提出方法具有重构精度高、距离向采样率低、抗噪性能强等特点。     

基于调幅—线性调频信号参数估计的机动目标成像方法

逆合成孔径雷达（ISAR）机动目标成像受到了研究者的广泛重视。在已有的机动目标成像算法中,通常假设在综合孔径处理期间,各距离单元内各散射回波是等幅线性调频信号。在实际中,以上假设仅是近似成立,基于此假设的机动成像算法难以得到较高质量的目标图像。本文采用更精确的信号模型－多分量调幅－线性调频（AM－LFM）信号表示实际机动目标的各距离单元回波,并提出一种AM－LFM信号参数估计方法以及快速算法,通过估计信号的时变振幅、调频率和初相等参数,得到了更高质量的机动目标的动态ISAR像序列,以利于目标识别,而且运算量比已有算法要小。     

线性调频步进信号的三种合成方法的对比与分析

首先介绍基于合成距离包络,时域合成和频域合成技术的三种合成距离高分辨线性调频步进信号的方法.在此基础上,对这三种方法在运算量和性能上进行比较,并分析了运动对它们的影响.最后分析了它们在SAR/ISAR中的运用.仿真结果证明了本文分析的正确性.     

基于相干化处理的步进频率ISAR成像算法研究

在步进频率高分辨ISAR成像中,传统的参数估计方法往往不能准确地估计出运动目标的速度和加速度值,其补偿后存在的相位误差对宽带合成ISAR图像有较大的影响。因此,该文提出了一种基于相邻相关法和相位相干化的步进频率高分辨ISAR成像技术,即通过相邻相关法估计运动目标的径向运动参数,在对回波数据包络进行补偿后,利用相位相干化对各子脉冲的相位误差进行校正,再利用频带拼接技术获取目标的合成高分辨1维距离像。之后,利用RD算法实现目标的高分辨ISAR成像。该方法具有精确相位误差补偿精度和高运算效率的优点。仿真和实测数据验证了该方法的有效性。     

基于窄带步进频率的旋转目标三维ISAR成像

针对窄带发射信号,该文提出了基于步进频率的高速旋转目标三维成像方法。在运动补偿的前提下,首先利用单距离匹配滤波在子脉冲内进行二维逆合成孔径雷达像,然后结合CLEAN技术估计散射点参数,利用此参数在多个步进信号之间及多个距离单元内分别进行ISAR成像,最后利用频域距离合成技术在距离向实现高分辨,从而实现三维成像。该方法避免了旋转目标所引起的多普勒变化对距离合成的影响,能有效提高距离分辨率。多个散射点目标的仿真验证了该方法的有效性和可行性。     

一种复杂运动目标的ISAR成像算法

在对复杂运动目标进行逆合成孔径雷达成像时,由于转动矢量随时间而变化,回波信号中会引入一个与散射点位置有关的相位误差,无法用通常的相位补偿方法进行校正,应用距离-多普勒算法获得的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)像会变得模糊.本文分析了目标转动矢量变化使得ISAR像模糊的内在原因,给出了目标三维转动状态下的ISAR信号形式,并基于散射点信号的特点提出了一种复杂运动目标的ISAR成像算法.该算法不仅适用于转动矢量方向不变的非均匀转动目标,而且对于转动矢量方向缓慢变化的目标,算法仍然能够有效地提高ISAR成像的质量.仿真试验结果表明了该算法的有效性.     

基于分层贝叶斯Lasso的稀疏ISAR成像算法

逆合成孔径雷达(ISAR)目标回波具有明显的稀疏特征,传统的凸优化稀疏ISAR成像算法涉及繁琐的正则项系数调整,严重限制了超分辨成像的精度及便捷程度。针对此问题,该文面向非约束Lasso正则化模型,建立分层贝叶斯概率模型,将非约束的$ {\ell _1}$范数正则化问题等效转化成稀疏拉普拉斯先验建模问题,并在分层贝叶斯Lasso模型中建立正则项系数依赖的概率分布,从而为实现完全自动化参数调整提供便利条件。考虑到目标稀疏散射特征和多超参数的高维统计特性,该文应用吉布斯(Gibbs)随机采样方法,实现对ISAR目标稀疏特征的求解,并同步获取包括正则项系数在内的多参数估计。基于该文研究方法可实现全部参数均通过数据学习获得,从而有效避免繁琐的参数调整过程,提升算法的自动化程度。仿真及实测数据均可证明该方法的有效性和优越性。     

基于原子范数最小化的步进频率ISAR一维高分辨距离成像方法

针对传统离散化压缩感知方法在网格失配条件下步进频率(SF)?ISAR?1维距离成像估计性能下降的问题,该文提出一种基于原子范数最小化(ANM)的高分辨距离成像方法.首先,构建基于原子范数的无网格SF?IS-AR距离向稀疏表示模型,将1维距离成像问题转化为原子系数以及频率估计问题.然后,利用原子范数半正定性质,将原子范数...     

基于原子范数最小化的步进频率ISAR一维高分辨距离成像方法

针对传统离散化压缩感知方法在网格失配条件下步进频率(SF)?ISAR?1维距离成像估计性能下降的问题,该文提出一种基于原子范数最小化(ANM)的高分辨距离成像方法.首先,构建基于原子范数的无网格SF?IS-AR距离向稀疏表示模型,将1维距离成像问题转化为原子系数以及频率估计问题.然后,利用原子范数半正定性质,将原子范数最小化问题转化为半正定规划问题,并基于交替方向乘子法实现快速求解.最后,利用Vander-monde分解得到最终的1维高分辨距离成像结果.由于避免了网格离散化处理,因此可以实现网格失配、低量测值条件下的高分辨距离成像,且保持了高的距离分辨能力.理论分析与仿真实验验证了所提方法的有效性.     

高速运动目标的ISAR成像方法

针对高速目标的ISAR成像问题,该文提出基于运动参考解调频的运动补偿方法。该算法利用由雷达辅助测距信号测得的参考距离和对目标距离像包络对齐的结果拟合出目标运动轨迹,对回波进行以拟合轨迹为参考距离的解调频处理,完成回波的脉冲内速度补偿和相干化,最后通过Keystone变换消除目标的转动分量引起的越距离单元走动。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明该算法的有效性。     

机载ISAR舰船侧视和俯视成像时间段选择

舰船目标成像是ISAR技术研究领域的热点,其关键是获得具有较高应用价值的舰船侧视图和俯视图。该文通过对数据分段短时成像,估计舰船在一系列子图像中的多普勒频率展宽和船体中心线斜率,获得雷达与舰船之间合成有效转动矢量和垂直转动分量随时间的变化。继而根据这两个转动矢量,判断海面环境情况和舰船摇摆强弱,对成像情况进行细分,确定侧视图和俯视图成像时刻,同时以该时刻为中心,通过使图像熵最小,获得最佳成像积累时间。仿真和机载ISAR实测数据处理验证了该时间段选择方法的有效性和实用性,可在未知海情下获得舰船的侧视图或者俯视图,有利于舰船目标的进一步识别。     

基于稀疏步进调频信号的低信噪比逆合成孔径雷达成像

针对稀疏步进调频信号对目标径向运动敏感且低信噪比(SNR)下难以聚焦成像的问题,该文提出基于遗传算法和稀疏贝叶斯学习的平动补偿与高分辨逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法。首先,针对稀疏步进调频信号建立回波模型和稀疏观测模型,通过构造参数化字典,将ISAR成像问题转换为目标运动参数估计与高分辨距离像(HRRP)合成的联合问题。然后,对目标高分辨距离像引入Gamma-Gauss先验,并采用变分贝叶斯推断(VBI)对散射点进行估计。在此基础上,通过遗传算法迭代同步获得目标运动参数与高质量HRRP,最终实现高分辨聚焦成像和运动参数精确估计。不同场景下的仿真和实测数据处理结果验证了所提算法的有效性。     

ISAR成像快速最小熵相位补偿方法

针对逆合成孔径雷达(ISAR)成像,该文提出一种快速运动补偿算法,该算法基于二维图像熵,并通过相位补偿的快速迭代,使图像熵逐渐达到最小,从而实现雷达像的自聚焦.实测数据处理结果表明,同现有方法相比,该方法不仅保证熵意义上的最佳聚焦效果,而且还具有较高收敛速度。