基于复近似信息传递的多通道SAR成像方法

偏置相位中心天线(displaced phase center antenna, DPCA)技术作为一种实现高分辨率、宽测绘带宽的有效技术手段,被广泛应用于高性能合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统研制中。为了实现最佳的成像效果,DPCA雷达成像系统需要满足方位向均匀采样条件,否则会导致方位向等效相位中心的周期性非均匀分布,进而使用经典匹配滤波成像方法会产生严重的方位模糊。根据稀疏信号处理理论,本文提出了一种基于复近似信息传递(complex approximate message passing, CAMP)算法的多通道非均匀采样DPCA成像方法,可以有效地解决多通道SAR因非均匀采样所产生的方位模糊以及杂波干扰问题,实现对观测区域的高精度重建。仿真和实际数据实验验证了该方法的有效性。     

基于l1正则化的多通道滑动聚束SAR成像

提出了基于l1正则化的多通道滑动聚束合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)稀疏成像算法。该方法将偏置相位中心天线(displaced phase center antenna,DPCA)技术和l1正则化策略结合来解决非均匀采样带来的方位模糊问题,并利用方位距离解耦算法降低计算复杂度。当非均匀度较大时,所提方法相比于基于多普勒频谱重建的匹〖JP3〗配滤波器组方法能更有效抑制方位模糊,具有更大的距离向测绘带宽潜力。该方法能有效抑制噪声和旁瓣,提高目标背景比,从而提高成像性能。通过仿真和实际数据实验,验证了所提算法的有效性。     

基于加窗非均匀采样周期信号重建改进方法

提出了一种基于窗函数正弦参数估计的重建非均匀采样周期信号迭代算法。该算法将非均匀采样值利用加窗正弦参数估计算法得到迭代初始值 ,然后利用最小化误差能量方法 ,求出迭代算法公式的自适应系数 ,最后重建原信号 ,可以在较少迭代次数下得到相当精确的结果。计算机仿真实验结果与已有算法比较证明了该方法的有效性和先进性     

多发多收Scan模式实现高分辨宽测绘带SAR成像

针对传统星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)高分辨与宽测绘带成像之间的矛盾,提出基于多发多收扫描模式的SAR成像方法。该方法通过控制波束指向,使其在距离向多个子测绘带间周期性照射,进而得到距离向宽测绘带。同时,为了保证方位向分辨率,利用多天线接收和波束形成实现低方位重复频率下的多普勒模糊信号重构。另外,利用多个发射天线发射不同载频信号及频带合成技术获得距离向高分辨率。最后,应用参数设计结合仿真数据实验验证了该方法的有效性。     

非带限冲激信号的一种低通采样和重建方法

提出了非带限冲激信号的一种低通采样和重建方法,将冲激信号通过低通滤波器后,按照信号新息率进行采样,然后对采样得到的离散时间信号进行傅里叶变换,采用最小二乘零化滤波算法可以准确地重建原始冲激信号。在冲激信号个数较大及受到噪声影响时,最小二乘零化滤波算法性能恶化,通过适当提高采样率,使用奇异值分解重建算法,可以获得理想的重建结果。分析和仿真结果证明,所提出的非带限冲激信号低通采样和重建方法,能够以较低的速率进行采样和恢复原始冲激信号,并具有良好的抗噪声性能。     

小波变换用于CT图像重建及处理研究

研究了小波变换多分辨率图像重建和局部区域重建算法。在算法中 ,小波滤波器直接修正重建滤波器 ,重建得到各种细节图像 ,并能快速地得到重建图像的轮廓。由于小波变换的局部性 ,使用局部数据能重建局部图像。通过小波多尺度分析和重构系数控制 ,提出一种简单算法 ,在重建中进行图像增强和噪声消除 ,该算法将图像重建与图像处理结合在一起。与通用的算法相比 ,能提高重建速度和图像质量     

基于编队卫星的SAR高方位向分辨率成像

针对编队卫星被动工作方式下提高SAR方位向分辨率的构型,在建立信号回波模型和详细分析提高方位向分辨率原理的基础上,提出了对基线的要求及频谱合成算法。该算法充分利用了编队卫星SAR系统中不同接收机的视角信息,有效地完成了多组不同多普勒位置的信号相干合成,实现了系统分辨率的提高。计算机仿真结果表明该算法具有良好的性能。     

基于震荡权重粒子群杂交的过2采样DFT滤波器组优化设计

基于离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)滤波器组的数字射频存储器具备宽频带覆盖和干扰宽带雷达的特点。针对临界采样时DFT滤波器组信道间混叠严重的问题,推导了过2采样DFT滤波器组的高效多相实现结构,将带间混叠减少了一半。为进一步提高重构信号的精度,提出了基于震荡粒子群杂交算法的滤波器频域设计方法,通过优化目标函数,提高了输出峰值信噪比,降低了最大输出误差,缩减了优化求解时间。仿真结果验证了过2采样DFT滤波器组结构的正确性,提出的震荡权重粒子群杂交滤波器设计可以精确地重构跨多个信道的宽频信号,具备干扰宽频信号的能力。     

一种SAR成像中的非均匀采样重构方法

方位向非均匀采样是合成孔径雷达获取高分辨率图像的瓶颈之一,它导致图像的方位向分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比恶化,成像质量变差。提出了具有较高补偿精度和计算效率的非周期内插零的方法,在两个采样点之间插入非周期的零值,利用快速傅里叶变换在频域实现均匀采样重构,分析了插值倍数以及非周期的残留误差对图像指标的影响。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于压缩感知和递归最小二乘的IR-UWB信道估计算法

为了减轻脉冲无线超宽带(impulse radio ultra-wide band, IR-UWB)接收机高采样频率的负担,提出了基于压缩感知和递归最小二乘的低采样率信道估计算法。该算法先令接收到的训练符号通过随机滤波器,并对其欠采样,对采样到的信号进行递归最小二乘计算,最后利用压缩感知重构算法得到信道参数的估计值。提出的算法能够在低采样率的情况下对IR-UWB信道参数进行有效估计。该算法一方面降低了接收机对于模数转换器的要求;另一方面,低采样率产生较小的数据量,从而降低了估计算法的计算量。     

优化DPC-MAB SAR性能的自适应阵列配置技术

偏置相位中心方位多波束（displaced phase centers multiple azimuth beam, DPC-MAB）模式有效地提高了星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的高分辨大测绘带(high resolution wide swath, HRWS)观测能力,但是脉冲重复频率（pulse repetition frequency, PRF）偏离均匀采样要求的最优值时,信号重构的性能会有恶化。依赖于有源相控阵天线灵活的波束形成能力,通过自适应地调整相位中心间距可以实现任意脉冲重复频率下的均匀采样,从而使得系统在信号重构、方位模糊抑制比以及信噪比等方面的性能得以优化。依赖于这样的阵列配置,还能够在无附加独立发射孔径的条件下实现多发多收（multiple-input multiple-output, MIMO）系统,进一步扩展系统功能。     

多子带并发的MIMO-SAR高分辨大测绘带成像

提出多子带并发的多发多收(MIMO)SAR成像方法,在扩大测绘带宽度的同时实现高分辨成像.首先采用低的脉冲重复频率保证大测绘带距离不模糊,然后利用每一个子带对应的多颗接收卫星的空间信息对该子带回波信号进行空域滤波解多普勒模糊,再对解过模糊的各子带信号进行频带合成实现距离高分辨.该方法可以有效利用多颗卫星的空间自由度.仿真实验验证了该方法的有效性.     

一种基于自适应粒子滤波的捷联初始对准方法研究

针对传统自适应粒子滤波算法的计算负荷太大问题,在Fox的K-L距离采样的基础上,给出一种新的求解七值的方法,将k值的计算从采样过程中分离出来,大大降低算法的复杂度,减少计算量,避免死循环发生.曩后,将该算法应用到大失准角情况下捷联惯导系统动基座初始对准中,并与扩展卡尔曼滤波算法,标准粒子滤波算法和传统自适应粒子滤波算法进行了比较,仿真结果表明简化的自适应粒子滤波算法在保持高精度的同时,有效地提高了算法的计算速度,因此更适合于捷联惯导系统动基座初始对准.     

机动平台俯冲大斜视SAR脉冲重复频率设计

在机动平台俯冲段大斜视合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像中,传统脉冲重复频率(pulse repetition frequency, PRF)设计方法存在下限值过高导致数据录取量增加,且PRF值无法根据高度变化实时调整的缺陷。针对上述问题,首先构建机动平台俯冲大斜视SAR成像模型;然后提出一种新的基于等距离环的方位带宽计算方法,得到考虑运动及系统误差情况下的PRF下限值;最后提出分高度段动态选取PRF的新方法,根据平台位置动态调整较少次数的PRF值即可实现波束覆盖区内回波数据录取,解决了PRF值无法随高度变化实时调整的难题。     

曲线轨迹SAR大斜视子孔径成像算法

针对小型合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)平台曲线轨迹运动、大斜视实时成像的要求,提出一种子孔径成像算法,首先进行预处理,补偿加速度对调频率的影响,再采用级数反演法(method of series reversion, MSR)得到回波信号的高阶近似二维谱。在此基础上,基于方位频域相位滤波处理校正方位调频率空变,最终利用谱分析(spectrum analysis,SPECAN)技术实现方位统一聚焦。点目标仿真数据验证了本文算法的有效性。     

机载SAR静止场景成像及运动目标检测研究

针对真实飞行条件下飞机运动和定位误差导致多普勒中心频率和多普勒调频斜率误差,从而使图像出现大的变形的特点,提出了真实飞行条件下估计接收数据多普勒中心频率和多普勒调频斜率的新方法。该方法设置飞机速率和脉冲重复频率比为常数,保证方位向接收信号均匀空间取样,使用实时最小二乘拟合算法,增加了和距离相对应的多普勒中心频率曲线估计的精确性。给出了应用该方法的具体步骤,并通过此方法同时实现了实时对地物背景成像以及地面多个运动目标的检测。最后用试验结果验证了该方法的有效性。     

方位频域滤波的机场毫米波雷达干扰抑制方法

强散射目标距离旁瓣造成的干扰, 严重影响机场跑道异物(foreign object debris, FOD) 毫米波雷达对微弱目标的检测。针对该问题, 本文基于信号频谱分布特点, 即静止目标信号的方位谱具有窄带特性, 而旁瓣干扰信号的方位谱是宽带的, 提出在方位向进行信号频域滤波的干扰抑制方法。首先在距离向使用窗函数加权方法处理, 方位向通过傅里叶变换到频域, 利用提前标定和构建的窄带带通滤波器进行滤波, 最后再变换回时域。与其他方法相比, 该方法能够在有强散射环境下获得较好的干扰抑制效果, 提高微弱目标的信杂比。93 GHz FOD雷达实测数据处理结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

利用方向角信息辅助雷达目标跟踪

传统雷达仅能提供目标的方位和距离量测,由于可利用的信息相对较少,跟踪精度很难进一步提高。利用现代雷达的高分辨探测能力,提出了一种基于距离像识别信息辅助目标跟踪的模型,并结合求根不敏卡尔曼滤波技术得到了一种高性能跟踪算法。该算法根据距离像识别结果得到目标方向角的测量,进而通过增加观测量的维数来提高目标的跟踪能力。不同条件下的仿真结果表明,利用方向角信息辅助的跟踪算法收敛速度快,跟踪精度高,且复杂度与传统算法相当。