基于调频傅里叶变换的匀加速转动目标ISAR成像

现有匀加速旋转目标逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像方法通常采用二维搜索估计目标转动参数,从而导致计算量大。提出一种基于调频傅里叶变换的ISAR成像方法。该方法利用目标散射点回波相位二次项系数与一次项系数的比值仅取决于目标转动参数这一特点,通过搜索调频傅里叶变换的调频系数使目标横向像熵值最小,得到该比值的估计结果,避免了二维搜索导致的计算量大的问题。然后对各距离单元回波作相应的调频傅里叶变换,即可得到聚焦良好的ISAR像。仿真结果验证了该方法的有效性。     

调频连续波弹载SAR成像方法

调频连续波(frequency-modulated continuous-wave, FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有体积小、重量轻、峰值功率低等优点,因此FMCW-SAR在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲下降阶段的弹载SAR成像,建立了FMCW-SAR回波信号模型;通过分析可知,与常规机载FMCW-SAR不同,弹载条件下雷达平台相对较高的运动速度给差频输出信号引入特有的剩余二次相位,影响距离向的聚焦;针对该问题,提出了一种子孔径成像处理方法,通过在二维频域构造相应的剩余二次相位补偿函数,较好地改善了距离向的聚焦质量和成像效果。成像处理不涉及插值,所有操作均由快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)和相位点乘构成,运算效率较高。最后的点目标成像仿真实验验证了该方法的有效性。     

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。     

FMCW雷达周期非线性相位估计与矫正

为获取高质量距离像,解线频调接收体制的调频连续波雷达通常需要进行非线性矫正。传统基于多项式模型的方法虽然能够矫正系统中绝大部分的非线性失真,但难以抑制由周期非线性引起的成对回波,距离压缩质量仍有较大提升空间。本文将剩余的周期非线性误差建模为多分量正弦调频信号,提出一种匹配初值与非线性最小二乘相结合的参数估计方法。所提算法仅采用傅里叶变换以及一维相位搜索即可实现正弦调频参数的快速估计,然后利用非线性最小二乘进一步提高估计精度,最后利用匹配傅里叶变换进行空变非线性矫正。仿真以及实测数据均表明,本文所提算法能够有效消除周期相位误差,抑制成对回波,显著改善距离压缩质量。     

一种LFM信号相位域快速高精度参数估计算法

研究了加性高斯白噪声污染的线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的参数估计问题,提出了一种相位域参数估计算法。首先对LFM信号的起始频率和调频斜率进行粗估计,然后利用粗估计值把接收信号变为基带信号,基带信号包含了起始频率和调频斜率的残差;接着对基带信号进行相位展开得到瞬时相位,对其运用最小二乘拟合得到起始频率和调频斜率残差的估计值;综合粗估计和残差估计得到最终的参数估计值。仿真表明,本方法在高于信噪比门限时精度接近克拉美-罗限,精度高于基于离散傅里叶变换的离散多项式变换法,信噪比门限低于传统的相位法。     

基于旋转降维的高速隐身目标检测算法

高速隐身目标严重压缩了防空导弹雷达导引头的探测威力,尤其限制了线性调频波形在末制导过程中的应用,时频二维高分辨的检测优势被部分削弱。针对此问题,提出一种基于旋转降维的脉冲多普勒雷达主动导引头长时间积累算法,用于导引头对高速隐身目标的检测。该算法通过旋转变换,将回波信号矩阵中距离与速度的耦合去除,使得变换后矩阵在行、列方向相互独立,同时矩阵维度得到降低。对变换后的矩阵作傅里叶变换,得到峰值所对应的弹目相对速度,并对回波信号矩阵进行补偿。仿真条件下,此算法可以将导引头的截获灵敏度大大提高。     

调频步进雷达的目标速度估计方法

针对调频步进雷达目标运动对合成距离像的影响,提出了一种快速的速度估计方法.根据调频步进雷达运动目标的回波特性,首先对压缩后的子脉冲进行包络平移.然后将前后两帧中同一频率的信号进行相关处理,对消相位项中距离信息及距离和速度交叉信息,只保留速度信息.再通过快速傅里叶变换处理,完成速度的快速估计.最后利用估计的速度对回波进行补偿,得到了清晰的一维距离像.仿真结果证明了该方法的有效性.     

三阶离散chirp傅里叶变换研究

多项式信号的参数估计是信号处理领域的重要问题,利用三阶离散chirp傅里叶变换可以对三阶多项式信号进行参数估计。研究三阶离散chirp傅里叶变换。给出了三阶离散chirp傅里叶表达式,分析了三阶离散chirp傅里叶变换和三阶连续chirp傅里叶变换的关系。提出了把三阶离散chirp傅里叶变换分解为频率线性chirp率平面、频率二次chirp率平面、线性chirp率二次chirp率平面的方法。利用此方法分析了三个平面内的主瓣、旁瓣的大小。讨论了不同采样率对三阶离散chirp傅里叶变换性能的影响。计算机仿真结果证明了分析的正确性。     

基于多电视台的两种无源雷达成像算法

基于外辐射源的无源雷达成像是当前新体制雷达的研究热点,给出了利用多个电视台作为外辐射源的直接二维快速傅里叶变换成像算法和极坐标成像算法。建立了多基地无源雷达成像模型,通过理论推导得到目标散射函数和雷达接收信号之间的傅里叶变换对的关系。选取15个电视台信号作为外辐射源进行了仿真实验,分析和比较了两种算法的性能,证实了算法的可行性。     

基于高超平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法

针对高超平台前斜视合成孔径雷达地面动目标检所面临的许多问题:巨大的距离走动量和多普勒中心偏移、严重的距离-方位二维耦合、回波信号的多普勒频谱折叠以及包络偏移等,本文提出了一种基于高超声速平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法。首先进行距离走动校正和距离脉压,完成距离-方位二维解耦合,并补偿距离向通道相位偏差实现距离向包络对齐;然后进行三阶方位线调频傅里叶变换(chirp Fourier transform, CFT)充分压缩回波信号的多普勒带宽,并补偿方位向通道相位偏差实现方位向包络对齐;最后,在距离脉压-方位CFT域通过偏置相位中心天线方法抑制静止杂波并保留运动目标回波。该方法可以解决回波信号方位多普勒谱折叠的问题,还可以将运动目标的最小可检测速度减小一半。     

双通道MIMO-SAR运动目标成像

基于双通道多输入多输出合成孔径雷达(multiple-input multiple-output synthetic aperture radar, MIMO-SAR) 新体制,提出一种置换相位中心天线(displaced phase center antenna, DPCA) 离散调频傅里叶变换(discrete chirp-Fourier transform, DCFT) 实现运动目标的检测、定位和成像的方法。提出利用DCFT方法估计运动目标径向速度,考虑到线性调频信号通过DCFT处理后的单峰值特性,给出一种估计目标运动沿航向速度的快速搜索方法。由于同一多普勒中心频率在不同载频下的脉压位置不同,因而可以利用位置的比值来确定模糊次数,从而实现了运动目标的正确定位。在解模糊过程中,给出了载频设计分析。通过将传统双通道DPCA的一发多收体制扩展到双通道MIMO体制,不仅能够实现低信噪比情况下动目标检测,还可以完成动目标速度测量、定位和成像。     

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。     

基于二维FRFT压缩的上升段弹道目标成像

上升段弹道目标相对于雷达不仅具有很高的径向速度,而且转动速度也近似为匀加速转动,使得去斜后的差频信号和多普勒回波均为多分量线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号,若仍采用基于离散傅里叶变换的距离-多普勒(range-Doppler, RD)方法成像,将造成图像在径向和横向的散焦。本文借助分数阶傅里叶变换完成距离压缩和方位压缩,分别在能量聚集性最佳的分数阶谱域提取散射点的距离像和横向像,获得良好的聚焦效果。最后,通过对GRECO软件模拟数据的处理,验证了本文方法的有效性。     

基于外辐射源的机载无源SAR成像算法

提出一种基于外辐射源的单发单收模式的机载无源SAR成像方法。该方法基于单个外辐射源,利用载机作规则的环形运动来合成等效雷达孔径对地面静止目标进行成像。由于接收到的数据非均匀且数据量较少,通过对接收回波数据进行坐标变换和插值运算,直接在频域数据空间利用二维傅里叶变换重建目标的散射函数分布。理论推导和计算机仿真结果证明该方法是有效的。     

Novel imaging methods of stepped frequency radar based on compressed sensing

The theory of compressed sensing (CS) provides a new chance to reduce the data acquisition time and improve the data usage factor of the stepped frequency radar system. In light of the sparsity of radar target reflectivity, two imaging methods based on CS, termed the CS-based 2D joint imaging algorithm and the CS-based 2D decoupled imaging algorithm, are proposed. These methods incorporate the coherent mixing operation into the sparse dictionary, and take random measurements in both range and azimuth directions to get high resolution radar images, thus can remarkably reduce the data rate and simplify the hardware design of the radar system while maintaining imaging quality. Experiments from both simulated data and measured data in the anechoic chamber show that the proposed imaging methods can get more focused images than the traditional fast Fourier transform method. Wherein the joint algorithm has stronger robustness and can provide clearer inverse synthetic aperture radar images, while the decoupled algorithm is computationally more efficient but has slightly degraded imaging quality, which can be improved by increasing measurements or using a robuster recovery algorithm nevertheless.     

离散分数阶Fourier变换的LFM信号时延估计

根据Ozaktas的采样型离散分数阶Fourier变换算法,针对线性调频信号,结合分数阶Fourier变换对线性调频(LFM)信号的独特聚集性,研究了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换的含多普勒的LFM信号时延估计,给出了线性调频体制雷达分数阶Fourier域的目标检测与测距具体实现,并与经典数字脉压对雷达目标测距的分辨力、时延估计误差、运算量进行对比分析,结果验证了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换时延估计的可行性及有效性。     

Analysis and application of wavelet transform in target imaging and detection of stepped frequency MMW radar

1.INTRODUCTION InMMWradar,steppedfrequencysignalisoften chosentobetheemissionwaveform,andthetarget scatteringpropertiescanbedescribedasmultiscatter ingcenters.Modernspectrumanalysiscanimprove therangeresolution,butitneedscomplexsignal modeling,sufficientSNRandheavycomputation. Becauseofthegoodpropertiesoftime frequencylo calizationandapproximation,wavelettheoryhasbeen widelyappliedintotheimagingoftargetrangeprofile inthefieldofhighresolutionradar.InRefs.[1,2] thewaveletanalysisisperf…     

基于时间-距离-多普勒像的编队目标架次检测

针对实际编队目标在距离上的分布特性和目标多普勒频率的变化规律，利用联合时频变换代替传统傅立叶变换，建立目标时间-距离-多普勒立体像，提出一种基于立体像的目标架次检测方法。该方法不仅能给出清晰的瞬时距离-多普勒像，而且能反映目标距离-多普勒像的时间演变特性，较好地解决了目标在距离上的分布和多普勒像的模糊。实测回波数据验证了该方法的有效性，成功地实现了4架编队飞机目标的架次检测。