运动目标微多普勒特征提取方法

雷达目标的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径;近年来获得了广泛研究。为了实现对目标微多普勒特征的快速准确提取,在对逆合成孔径雷达系统中含旋转部件运动目标雷达回波信号距离-慢时间二维谱图域分析的基础上,提出了一种基于图像域的微多普勒特征提取方法。利用二维谱图上微多普勒曲线的正弦周期特性,实现对不同微多普勒曲线的分离和参数的快速提取,从而获得目标真实的微动信息,为目标的快速准确识别提供了依据。最后,仿真实验验证了该方法的有效性。     

MIMO雷达目标部件旋转和振动的微多普勒效应研究

基于MIMO雷达系统,建立了单频信号体制下目标部件旋转、振动的微多普勒效应的数学模型。与传统单基雷达系统相比,当选取的观测雷达组合不同时,得到的旋转微多普勒正弦曲线的幅值、初始相位均不相同,而振动微多普勒正弦曲线的初始相位不变,只有幅值改变。仿真实验验证了理论分析的结果,从而为MIMO雷达系统的微动特征提取及目标识别提供了理论依据。     

基于微多普勒的雷达目标特征参数提取方法比较

从雷达探测到的众多目标中识别出真目标,进而进行有效的拦截是导弹防御系统中的关键技术。利用雷达获得的微多普勒效应进行真伪目标判定是目前较为先进的目标识别方法之一。选择弹道导弹的弹头目标建立其运动模型,通过对基于微多普勒的时频分析法、频谱与倒谱法、延时共轭法等三种常用方法对弹头目标的微多普勒特征参数提取的计算、仿真和分析,给出了各种方法的优缺点和适用范围。仿真结果表明:在散射点数目较少时,延时共轭法可以快速准确地估计目标的微动特性。     

基于微多普勒的锥体目标进动和结构参数估计

真假目标识别是弹道导弹防御的一大技术瓶颈,目标识别的正确与否在一定程度上决定了反导系统的成败.微动引起的雷达可观测量微多普勒特征包含了目标的运动、尺寸、形状等大量信息,因此微动特征是当前学术界公认的弹道中段目标识别的有效特征之一,对微动特征的提取为弹道导弹防御目标识别提供了新的解决手段.该文以旋转对称锥形目标为研究对象,根据散射中心理论以及攻防对抗条件,推导了目标两个等效散射中心的位置与回波模型,建立了基于滑动型散射中心的锥体目标进动模型.分析了目标的结构参数与雷达回波微多普勒参数的显式关系,推导出微多普勒随时间变化的解析表达式.结合弹道中段目标识别等应用背景,提出了基于TFDHough变换的联合参数估计的方法.该方法综合两个散射中心的微多普勒参数,联合求解二者的参数空间,对进动和结构参数进行估计.仿真结果表明目标回波的微多普勒时频曲线与解析微多普勒曲线吻合,所提联合参数估计方法可准确估计进动角、进动频率、锥体高度、锥底半径等进动和结构参数.     

雷达成像新技术及应用

随着高分辨成像技术的发展，雷达能够获得目标更为精细的特征信息，为目标识别提供了有力支撑,因此，近年来雷达成像技术已在地球遥感、海洋监测、资源勘查、空天防御等领域得到广泛应用。随着对目标精细、高效识别需求的不断提升，雷达成像新模式、新体制、新方法、新应用不断涌现，已成为当前雷达技术领域的研究热点。本专题主要依托“空天非合作目标雷达学习成像及认知识别一体化处理关键技术”“机载太赫兹合成孔径雷达运动补偿与信号处理关键技术研究”“基于稀疏贝叶斯学习的复杂环境空间目标高分辨ISAR成像方法研究”“涡旋电磁波雷达目标微多普勒效应分析与微动特征提取技术研究”“雷达稀疏正则化量子增强快速成像方法研究”“基于参数化稀疏表征技术的SAR海面机动目标运动参数估计与成像方法研究”等国家自然科学基金项目，汇聚了雷达成像技术领域的最新研究成果，以期推动雷达成像新技术的学术交流与创新应用。专题采用实验视频及原理介绍等增强出版形式，以加深读者对论文内容的理解。     

线性调频步进信号雷达目标微多普勒效应分析

线性调频步进信号的距离高分辨能力为目标的精细微多普勒特征提取奠定了基础,因而研究该信号体制雷达的微多普勒效应具有重要意义.在阐述线性调频步进信号成像原理的基础上,研究了线性调频步进信号体制下雷达目标微多普勒效应的产生原理,分析了距离像走动和卷绕的产生原因,并通过重点分析旋转和振动形式的微动引起的微多普勒效应,比较了其与线性调频信号体制下微多普勒效应的异同,得出了在满足距离像不卷绕条件下目标微动参数与谱图上正弦曲线参数之间的关系,为后续的微多普勒特征提取工作提供了理论基础.仿真计算验证了本文微多普勒效应理论分析的正确性.     

宽带雷达弹头目标遮挡效应建模与微多普勒仿真分析

微多普勒特征是弹道导弹目标识别的重要依据。高频雷达体制下，弹头目标与雷达的位置关系直接影响雷达回波生成及后续的微多普勒特征提取，因此必须考虑遮挡效应的影响。首先，使用3D-Max软件对锥体弹头进行几何建模，得到三维网格模型；其次，对于弹头顶点和尾翼散射点，在计算机图形学面消隐算法的基础上，采用平均法向量法进行遮挡判断，得到较为真实的目标仿真回波，对遮挡条件下的弹道目标回波建模与微动特征分析进行了初步探索。仿真结果表明，该方法可以完成弹头目标的遮挡效应建模。     

组网雷达中旋转目标微多普勒效应分析及三维微动特征提取

目标微动特征提取是当前研究的一个热点,在组网雷达技术中研究了旋转目标的微多普勒效应,分别分析了组网雷达中不同信号形式下的目标微多普勒效应,并给出了其参数化表达。利用组网雷达的多视角特性,将不同信号形式下分布在不同位置的雷达获得的回波信号进行参数提取,通过构造多元非线性方程组,以提取的参数作为变量,进行目标3维微动参数解算,实现了目标3维微动特征的提取。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

双基FMCW宽带雷达微多普勒特征分析与误差因子补偿

对双基调频连续波(FMCW)宽带雷达旋转目标的微多普勒效应进行了研究。首先建立了双基FMCW宽带雷达中的旋转目标模型,推导得出了旋转目标的微多普勒效应表达式,并通过分析目标脉内微动对一维距离像的影响,得出了一次误差项会引起一维距离像的走动和峰值偏移、二次误差项会引起一维距离像的展宽、同时双基角也会对目标微多普勒特征曲线的最大频偏产生调制等结论。在此基础上,进一步提出了利用最小熵准则对误差因子进行补偿的方法。仿真分析表明:该方法能够较精确地估计二次误差项的系数,有效地补偿目标微多普勒效应的误差因子,并具有良好的抗噪性能。     

基于Gabor变换的微动目标微多普勒分析与仿真

由于目标微动特征信号具有非线性和非平稳的特点,为有效提取雷达目标的微动特征,为雷达目标的分类与识别提供依据,在单频信号体制下,以旋转散射点目标为例,基于时频分析的方法提取了旋转目标的微多普勒信息,通过仿真验证,得到了微动目标的微多普勒特征,比较了几种常见时频分析工具的变换结果及性能差异.仿真结果表明,Gabor变换方法在微动目标微多普勒提取方面是可行而稳健的,Gabor变换的巨大潜力将为微动目标特征识别提供新的途径.     

对称三角线性调频连续波雷达目标微动特征分析与提取

建立了对称三角线性调频连续波(STLFMCW)雷达目标的微动模型,通过对微动目标回波信号的分析,推导了微动目标的微多普勒表现形式,分析表明微动目标在扫频周期内的连续运动会导致目标的微多普勒曲线出现走动和展宽现象。针对该问题,进一步提出了一种微多普勒曲线展宽抑制及距离走动补偿的方法,完成了对相位的校正,并利用扩展Hough变换提取出了目标的微动参数。最后通过仿真实验验证了文中所提方法的有效性。     

基于DirectX的弹头进动3D视景及微多普勒特征仿真软件的实现

利用VC++6.0,基于短时傅里叶变换对弹头回波进行时频分析,得到弹头回波微动信息,利用兼容位图将回波微动信息进行可视化显示,采用DirectX三维显示技术,开发出弹头进动微多普勒特征分析及相应的弹头运动形态三维视景仿真软件。软件可提供弹头目标在不同雷达载频、自旋频率、锥旋频率、进动角等参数下的弹头理论微多普勒曲线,以及对回波时频分析得出的微多普勒曲线,实现了弹头目标三维视景与弹头微多普勒曲线的同步实时显示。软件运行表明:该软件运行流畅、理论推导结果与通过时频分析进行仿真验证的结果一致,软件对操作人员的响应迅速,三维视景显示与微动显示相一致。     

基于EMD算法的空间自旋目标平动补偿与微动特征提取

针对微多普勒频率附加在空间目标高速轨道运动产生的多普勒频移上使微动特征提取更加困难这一问题,提出了一种利用EMD算法对空间目标进行精确平动补偿和微多普勒特征提取的方法。对空间自旋目标进行建模,推导了窄带雷达条件下空间目标的微多普勒效应,并分析了平动分量对微多普勒的影响;把目标回波分解成一系列本征模态函数(IMF),然后求出瞬时频率,利用经验模型分解(EMD)算法对瞬时频率进行分解,分析各分量的能量百分比判别平动频移分量,实现回波信号的平动补偿;对平动补偿后的信号利用 EMD算法分离出微多普勒曲线,提取微动特征。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性。     

含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法

针对稀疏孔径条件下含旋转部件目标(ISAR)成像质量较差的问题，提出了一种基于子孔径Chirplet变换和压缩感知(CS)的含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法：首先，建立了含旋转部件目标的稀疏ISAR成像模型，推导了宽带雷达条件下含旋转部件目标的微多普勒效应，并分析了孔径的稀疏与微多普勒效应共存时对成像的影响；其次将回波信号投影到Chirplet变换基，利用目标主体回波信号和微动部件回波信号在Chirplet变换投影参数上的差异，有效剔除有效子孔径中的微多普勒调制信号;最后，采用基于正交匹配追踪(OMP)算法的CS方法对有效子孔径进行恢复成像，获得了含旋转部件目标的高质量成像结果。仿真实验表明，该方法可以有效消除微多普勒效应和孔径稀疏的干扰，并实现高质量的ISAR成像。