弹载平台聚束SAR成像脉冲重复频率设计

针对弹载平台高速、非水平非匀速直线运动和对目标区域大斜视角观测的特点,对影响脉冲重复频率（pulse repetition frequency,PRF）设计的模糊性限制、发射脉冲的遮掩、天底回波干扰等主要因素进行了详细分析,推导了平台非理想运动和视角状态下最大瞬时多普勒带宽和天底回波可忽略的速度俯仰角范围的简单表达式。提出了一种基于穷举法的聚束合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像导引头PRF设计方法,该方法在同时满足距离和方位上不模糊的情况下,发射最少个数的PRF实现对雷达波束覆盖区域无距离遮挡观测。通过仿真产生的聚束SAR成像导引头弹道,验证了分析的正确性和设计方法的有效性。     

基于宽带模糊函数的步进频雷达成像特性分析

频率步进雷达回波脉冲序列时宽-带宽积很大,因此当目标沿雷达视线高速运动时,采用Woodward窄带模糊函数不能准确描述高分辨成像的特性。为此,首先分析频率步进雷达运动目标的回波模型,然后推导频率步进信号的宽带模糊函数,最后通过宽带模糊函数的几个特殊切面分析频率步进雷达高速目标成像在时延域与多普勒域的特性,并通过仿真与窄带模糊函数进行对比。     

频率步进雷达距离像解模糊算法

针对步进频率雷达中存在的距离像模糊以及循环移位现象,分析了距离像循环移位的原因。在此基 础上提出了一种采样相位补偿解距离像模糊的新算法。该算法具有物理意义明确、补偿精度高、适合于在DSP中 实现流水处理等优点。采用仿真和实测数据对其进行了验证。     

Chirp子脉冲频率步进雷达信号的探讨

本文理论分析了在频率步进雷达信号中采用线性调频信号（ｃｈｉｒｐ）作为子脉冲的可行性,重点讨论了目标运动对该种体制高距离分辨成像的影响,并提出了系统设计时的考虑。     

频率步进雷达距离像互相关测速补偿算法

测速补偿是宽带雷达信号处理的关键.目前宽带雷达系统一般采用窄带信号测速、宽带信号成像,导致工作效率降低、体系复杂.深入研究了一维距离像互相关测速法,提出了实包络互相关和复包络互相关两种处理方法,并详细分析了二者的区剐,给出了理论测速性能.理论分析和仿真表明,采用距离像复包络互相关处理,即使距离像存在严重波形发散,无需先进行粗测速补偿,仍能精确测速且具有良好的抗噪性能,使得宽带频率步进雷达实时自测速补偿成为可能.     

基于离散频率编码的PD雷达二维解模糊方法

针对脉冲多普勒雷达在中脉冲重复频率下同时存在距离模糊和多普勒模糊问题, 提出了一种基于正交离散频率编码(discrete frequency coding, DFC)波形解二维模糊的方法。基于雷达循环发射的一组正交DFC信号, 在回波脉冲压缩过程中, 利用信号正交性进行距离模糊区域的分离, 完成距离解模糊。通过多普勒模糊数遍历补偿以及与keystone后相参积累结果对比, 确定正确的多普勒模糊数, 完成多普勒解模糊。经过Keystone处理后, 可以进行整个驻留时间的相参积累, 提高回波在低信噪比情况下的目标检测及参数估计能力。同时考虑了DFC信号的多普勒敏感性问题, 在精确匹配滤波过程中补偿了脉内多普勒的影响。仿真实验验证了所提方法解二维模糊的有效性以及低信噪比检测能力。     

步进频率线性调频脉冲信号的子孔径处理方法

针对步进频率线性调频脉冲信号的压缩处理提出频域子孔径处理方法。该方法首先将每个子脉冲的回波信号在频域进行匹配滤波,经频谱搬移和相干合成后,得到距离时间函数的频域响应,最后进行逆FFT从而得到一维距离像,实现脉冲压缩。介绍了频域-时域混合的子孔径处理法,即首先将子脉冲在频域进行匹配滤波并变换到时域,经过时域上变频,然后在时域进行相干合成。针对不同孔径的加权方法作了计算,并进行比较和分析。计算表明,孔径加权的效果与Chirp信号的基带带宽以及步进频率大小有关,在实际中应该针对不同情况采用不同的加权方法。所提方法对频率线性步进和非线性步进的情况都适用。     

机动目标ISAR距离瞬时多普勒成像实现方法

ＩＳＡＲ成像的目标通常为非合作机动目标，采用距离瞬时多普勒方法可以对机动飞行目标进行成像［１］。利用基于信号分量自适应短时谱估计技术，通过对每个距离单元某一时刻回波频率的估计来得到瞬时像；由于该方法采用ＦＦＴ快速计算，而且不受信号分量形式的限制，故能够快捷有效地得到瞬时像，对实验ＩＳＡＲ处理的结果表明该方法的有效性。     

一种调频连续波SAR的非线性距离多普勒算法

频率非线性是制约调频连续波雷达距离分辨率的一个关键因素。针对系统非线性误差对调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像处理的影响以及雷达系统实时成像处理的需求,对存在频率非线性误差的调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了调频连续波去斜接收模式下的回波特性,深入研究了系统非线性误差校正的问题,提出了一种改进的调频连续波SAR的非线性距离〖CD*2〗多普勒成像处理算法。该算法通过非线性误差滤波器校正距离向非线性误差,具有计算量小,处理精度高的特点,适合实时成像处理。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和正确性。     

基于乘积型高阶相位函数的复杂运动目标ISAR成像

在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,当目标存在非匀速转动甚至是三维转动时,散射点回波中高次相位项造成方位聚焦质量下降,基于目标匀速旋转模型的传统距离〖CD*2〗多普勒(range Doppler, RD)算法已经无法获得目标的清晰图像。提出了一种基于乘积型高阶相位函数(product high order phase function, PHPF)的瞬时成像方法。通过构造不同的乘积型高阶相位函数,并对其进行一维搜索即可得到调频率变化率和调频率值的估计,补偿高次相位后进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT),根据幅度最大的位置估计中心频率和幅度信息,在距离〖CD*2〗频率平面和距离〖CD*2〗调频率平面对目标进行瞬时成像,可以获取更多的目标信息。最后,实测数据成像结果验证了该方法的有效性。     

一种基于相位对消的转角估计新方法

逆合成孔径雷达成像中,为校正散射点越多普勒单元走动和方位向定标,需要对目标转角进行估计。在详细分析雷达目标回波相位特性的基础上,提出一种基于相位对消的转角估计方法。该算法通过对消回波的相位一次项后,对回波相位二次项系数进行估计,从而根据二次项系数与转角的关系获得转角估计值。同时,考虑到回波能量在成像平面的分布特点,采用加权最小二乘法对估计结果进行拟合。与现有方法相比较,新方法在稳健性和实时性上有较大改进。仿真数据和暗室数据的成像结果证明了该方法的有效性。     

基于轨道误差搜索的双基地ISAR包络对齐算法

针对空间目标这一应用背景提出了一种基于轨道信息的双基地逆合成孔径雷达包络对齐算法。首先推导了空间目标位置预报误差与慢时间之间的函数关系,分析表明,成像时间内轨道预报误差可用慢时间的二阶函数表示。在此基础上,利用轨道预报值和轨道误差搜索结果通过在频域补偿相位的方式完成了一维距离像包络的精确对齐。参数搜索过程中,确定了误差速度和加速度的搜索步进量,并以二维图像的对比度作为代价函数。仿真结果表明,相比于传统基于回波相关性的包络对齐算法,该算法更适用于因双基地角和极化失配等因素导致信噪比较低的双基地回波。     

空间目标成像中基于FrFT的高精度距离压缩方法

针对星载雷达空间目标成像遇到的距离向回波调制问题,通过对星载平台下空间高速平稳目标运动特性的分析,提出基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FrFT)和多项式拟合的高精度距离向压缩方法。该方法利用FrFT对空间目标的部分解调回波进行距离向压缩,并结合多项式拟合迭代获取随方位时间变化的径向速度,为距离向压缩提供精确的分数阶旋转角。与传统逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)距离向压缩方法相比,该方法能够实现高精度距离向压缩,从而提高成像质量。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于切比雪夫拟合的BP自聚焦算法

为了解决传统后向投影(back-projection, BP)算法中, 成像清晰度受硬件限制、复杂运动难以算法修正的问题, 提出了一种基于信号分析, 采用切比雪夫拟合的聚焦处理方法。考虑到非线性运动下的BP成像带有大距离变化产生的算法处理误差, 导航器件补偿参数难以修正, 该算法以信号回波数据为基础, 采用改进的自动聚焦算法来修正距离误差带来的成像干扰, 可在雷达系统内高效实现。分析了BP成像算法的误差和自聚焦算法, 将原始BP成像图像与经自动聚焦处理的图像进行比较, 检验算法的性能。仿真结果表明, 抛物线轨迹下的改进BP自动聚焦算法处理后的图像效果优于未处理图像。     

基于地形遮蔽的自旋弹测高雷达回波建模与仿真

为解决导弹自旋运动模型复杂、建模计算量大的问题, 建立了一种新的导弹自旋运动模型。在该运动模型的基础上, 考虑了地形起伏对弹载测高雷达回波遮挡的影响, 利用仿真地形, 采用地形遮蔽算法, 建立地形遮挡下的雷达回波模型, 仿真得到不同高度下的雷达回波图和频谱图。通过对回波的分析、得到在高度为10 km, 雷达斜照射角度超过65.3°时, 地形起伏对于雷达回波有显著遮蔽影响雷达回波发生频谱搬移等若干结论。该结论与实际情况一致, 验证了模型的准确性, 为后续弹载测高雷达回波模拟提供一定的理论支撑。     

末制导合成孔径雷达信号分析及成像处理

研究了末制导合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）宽波束高分辨率成像问题,提出一种基于频谱分析的算法。将初始距离相同的目标作为多普勒分辨的处理对象,建立成像几何模型,分析了回波相位、方位分辨率、距离徙动。将波束照射区域分为若干方位角带,针对每一方位角带,采用相应参数进行距离徙动校正、二次相位补偿和频谱分析,根据各处理结果,合成波束照射区域内所有目标的高分辨率图像。给出了算法流程,仿真实验验证了算法的有效性。     

基于稀疏FrFT的窄带雷达目标架次识别方法

架次识别对于窄带雷达编队目标的探测与识别具有重要意义。本文基于最小熵准则提出了稀疏分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FrFT)最优变换阶次估计算法, 首先将雷达回波数据的FrFT结果的熵值建模为变换阶次的函数, 进而将变换阶次估计问题转化为稀疏优化问题, 利用稀疏重构算法获得最优变换阶次。最后,应用该算法分析窄带雷达多波门回波数据Doppler频率特性, 获取编队目标的架次信息。仿真和实测数据结果表明, 所提方法避免了暴力搜索能够快速获得FrFT最优变换阶次, 将该算法应用于窄带雷达回波信号处理能够准确识别编队目标架次信息。     

Signal processing technique for randomly discontinuous spectra HF radar waveforms

A major problem with all high frequency (HF) radars is a relatively poor range resolution available due to many interference sources. To avoid the interferences in frequency domain and operate with wideband, the randomly discontinuous spectra (RDS) signal is employed. However, it results in high range sidelobes when matching the reflected echo, which is much more difficult for target detection. A new signal processing technique that is radically different from the conventional technique to lower range sidelobes is introduced. This method is based on suppressing the selfclutter of the radar range ambiguity function (AF) by mismatched filtering. An effective algorithm is adopted to solve the filter coefficients. Simulation results show that the peak sidelobe level can be reduced to -30dB and the achievable system bandwidth is about 400KHz. The technique is adaptable to practical radar systems and applicable for other realtime signal processing.     

曲线弹道SAR RD-Dechirp快视成像算法

研究了以景象匹配制导为目的的曲线弹道合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）快视成像问题。首先建立了曲线弹道SAR回波信号模型,分析了多普勒历程和距离徙动特点,提出了等效正侧视成像的概念,并分析了等效条件,大大减小了距离徙动校正难度和回波信号距离向与方位向的耦合,然后推导了曲线弹道SAR回波信号的二维频谱表达式,在此基础上提出了结合距离多普勒算法和频谱分析（spectral analysis, SPECAN）的快视成像方法。所提算法使用高效的SPECAN方法进行方位压缩, 能够完成曲线弹道SAR部分孔径数据的精确相干处理,没有因为孔径的非直线而增加成像算法的复杂性。