逆合成孔径成像激光雷达高分辨成像算法

逆合成孔径成像激光雷达发射的激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排Wigner分布和Radon变换对光外差探测后的信号进行时频分析,估计出目标的径向速度,实现对回波信号的精确运动补偿。最后利用改进的距离-多普勒算法,完成对目标的超高分辨二维成像。仿真验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可以实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

基于合成孔径方法的潜艇二维高频声散射特性分析

水下复杂形状目标的散射特性预测一般采用真实孔径成像,但其存在图像分辨率难以提高,无法获取复杂目标的精细结构特征的弱点.而相比之下,合成孔径声纳成像方位分辨率很高,成像质量有较大改善,因此我们依据潜艇散射的物理声学Kirchhoff积分原理和CAD技术,通过对潜艇建模仿真得到其散射回波数据,进而采用合成孔径技术实现对潜艇二维声散射特性的分析,得到了高分辨率的二维声图像.在一些水下装备的研制论证阶段,采用该方法可以有效地预测其散射特性,为设计低目标强度的装备提供依据.     

旋转上升合成孔径雷达三维成像算法

针对复杂低空环境三维场景探测需求,建立了旋转上升合成孔径雷达成像模型,并提出了相应的成像算法。该模型通过距离向发射调频信号、方位向和高度向形成二维合成孔径,从而具有距离向-方位向-高度向三维分辨能力。相应的成像算法分为空间位置校正和“一步一悬停”模式下omega k成像算法两大部分,通过方位向和高度向偏移补偿,可将复杂的“旋转上升”模式简化为高度向“一步一悬停”模式,然后通过改进的omega k成像算法实现三维成像。最后,仿真结果验证了该算法的有效性。     

高分辨水下目标近场二维散射特性计算及仿真

基于转台成像的原理和卷积反投影(CBP)的成像算法,实现了高分辨率水下复杂形状目标的近场高频二维声散射特性的计算.首先采用理论建模方法数值计算得到潜艇目标的近场高频回波仿真数据,然后采用CBP进行近场转台成像处理,得到潜艇近场距离-方位二维声图像.仿真结果清楚地给出潜艇目标强散射点的二维位置.利用该方法可以有效地预测水下目标的散射特性,为目标特征缩减和目标识别提供重要的依据.     

圆周合成孔径雷达投影共焦三维成像算法

针对圆周合成孔径雷达成像模式下应用共焦三维成像算法成像效率低的问题,提出了投影共焦三维成像算法.该算法利用圆周合成孔径雷达成像模式下成像区域较小时高度向与水平面相对较弱的耦舍性,将共焦三维成像算法中的三维空变滤波转化为水平面内的二雏空变滤波和高度向时域平移,从而化三维成像的三雏处理为二维处理,以提高算法的成像效率.通过引进天线远场条件作为成像区域较小的判定标准,定量分析了算法的适用条件.仿真结果验证了该算法较高的成像效率及算法适用条件的有效性.     

多接收阵合成孔径声纳线频调变标成像算法

目前,多接收阵合成孔径声纳快速成像算法一般都需要将各接收阵的回波融合成适于传统收发合置合成孔径声纳处理的数据,因此避免不了耗时的插值和空变的相位误差补偿。根据多接收阵合成孔径声纳的实际模型,将各接收阵和发射阵作为一个子系统,并采用驻相原理将其二维频域点扩展函数表示为距离向空变项和非空变项的乘积。在此基础上,运用线频调变标成像算法先完成各子系统数据的成像,然后再实现各子图像的相干叠加,以获得所需的高分辨合成孔径声纳复图像。最后,仿真实验和湖试结果验证了该方法的有效性。     

稀疏场景下SAR方位向随机丢失数据的迭代成像算法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)方位向随机丢失部分数据导致目标模糊和能量分散的问题, 提出基于稀疏优化理论的重建成像方法。该方法主要针对稀疏观测场景的SAR方位向随机缺失数据的回波信号进行成像处理, 利用SAR回波模拟算子, 避免了二维回波信号矩阵变成向量的操作, 从而减小了内存占用和计算量。所提出的基于SAR近似观测模型的迭代优化重建算法能够实现对观测目标幅度的高精度重建。和传统基于匹配滤波的SAR成像算法相比, 提出的算法能够明显地消除SAR方位向随机丢失部分数据引起的目标模糊和目标能量分散。和迭代软阈值收缩算法相比, 提出的算法重建的目标幅度误差更小。理想的点目标回波数据和真实的星载SAR稀疏观测场景的回波数据处理表明了所提算法在减少重建目标误差、提高观测目标区域的目标背景比等方面有较大的优势。     

基于奇异值分解的复杂转动目标成像

目标在三维空间复杂转动时,传统的逆合成孔径成像算法得不到聚焦的二维像。通过对复杂转动目标等效散射中心相位变化的分析,提出了一种基于奇异值分解的成像算法。该算法首先估计多个散射中心的相位历程,获得相位矩阵|然后对相位矩阵进行奇异值分解,并根据奇异值之间的关系对目标是在三维空间转动还是在二维平面内转动进行判断。根据判断结果分别进行处理：当目标在平面内转动时得到目标的二维像|当目标在三维空间转动时得到失真的三维散射中心模型。仿真及实测数据处理结果验证了所提算法的有效性。     

双基前视雷达二维空变补偿频域成像方法

机载双基前视雷达在距离宽幅和长合成孔径时间积累情况下，存在回波多普勒参数的强耦合和强二维空变问题。针对这个问题，提出了一种基于二维空变量级补偿的成像方法。该方法以Chebyshev正交多项式的最佳一致逼近特性为手段，实现斜距历程的高精度近似和二维频谱的高质量解耦合，采用Keystone变换校正空变的线性距离走动。在此基础上，定量分析多普勒参数的二维空变量级，以π/4相位门限为标准，使用最小二乘拟合算法，设计适用于空变量级的二维空变校正函数，提出方位向扩展的非线性变标成像方法，精确且高效地实现不同空变量级多普勒参数的校正。点目标仿真和实测数据处理结果表明，所提成像方法具有良好的聚焦性能。     

SAS角运动补偿仿真研究

合成孔径声呐是具有距离和方位二维高分辨特性的成像声呐,运动补偿是合成孔径声呐成像的一个重要环节.在分析了多子阵sAs阵元角运动基础上,给出了空间角运动引起的空变相位误差的补偿方法.补偿算法首先将宽测绘带回波数据在距离向分块,然后依照等效相位中心相对每个距离块中心线视线偏移对回波数据进行补偿.仿真结果表明补偿算法可有效补偿由多子阵空问角运动误引起的空变相位误差.     

基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法

在弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)下降段成像中,由于弹体存在较大的俯冲下降速度和加速度,回波信号的二维频谱表示式难以有效获得,给后续成像处理带来困难。针对该问题,提出了一种基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法,通过构造双曲函数形式的斜距表示式并引入线性修正因子,对弹载SAR斜距历程进行合理近似|并以修正后的斜距式为基础,利用驻相点原理(principle of stationary phase, POSP)直接求解SAR回波信号的二维频谱|随后根据该频谱表示式设计有效的弹载SAR频域成像算法。该方法下的频谱推导较为简洁,所获得频谱的数学表达式清晰直观,利于成像分析和后续处理。最后的点目标成像仿真验证了该方法的有效性。     

用滤波方法实现ISAR成像包络对齐

为了提高逆合成孔径雷达(ISAR)成像处理速度,提出一种基于滤波方法进行包络对齐的改进算法。该算法将互相关法与重心法相结合,首先估计出相邻回波的偏移量,再用滤波方法对距离像进行插值并且同时抽取,实现包络对齐,避免了直接对目标距离像插值而引起的计算量增加,有利于实时成像处理。最后通过对实测数据成像证明该算法的快速性和有效性。     

三维微波成像中基于对比源反演的扩展方法

采用基于非线性对比源反演算法的成像方法来重建放置在微波暗室内的三维电介质目标。在成像方法中采用正则化方法和频率跳变(frequency hopping, FH)方法等扩展手段。三维实测微波数据的实验设置是多频率、多收发分置的。三维实测微波数据的重建结果验证了基于对比源反演算法的扩展成像方法在三维微波成像中应用的可行性和精确性,是一种有应用前景的解决三维微波成像问题的处理方法。     

随机线性调频斜率SAR抗欺骗干扰方法研究

随机线性调频斜率合成孔径雷达(RLFMR-SAR)系统利用目标回波信号与干扰信号之间存在的失配,通过目标回波匹配压缩、一维压缩干扰陷波、二维压缩干扰陷波等方法对抗欺骗干扰。提出了调频斜率变化系数和失配干扰抑制比指标,给出了三种抗干扰方法的算法流程、使用条件及影响抗干扰性能的因素。通过计算机仿真对三种方法的抗干扰能力进行了定量分析,仿真结果与理论分析相符。     

基于ROSAR的高分辨波数域成像算法

旋转式合成孔径雷达(rotor synthetic aperture radar,ROSAR)是一种新型成像雷达,在高分辨条件下,距离徙动对ROSAR成像结果影响严重。波数域成像算法利用插值操作实现距离徙动的精确校正,但由于ROSAR复杂的斜距历程,导致传统波数处理获得的二维波数谱形式复杂,难以进行插值操作。针对这一问题,提出了一种改进ROSAR波数域成像算法。重新构建角度维波数,通过求解隐函数获得易于插值操作的信号二维波数域表达式,设计参考函数消除高频调制影响,最终通过Stolt插值实现宽波束大场景下距离徙动无近似校正与精确聚焦。仿真实验验证了算法的可行性与有效性。     

基于波形特征的外辐射源雷达杂波抑制算法

在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)波形外辐射源雷达系统中,相对于直达波和多径回波,目标回波的功率要微弱许多,因此多径杂波抑制是此雷达信号处理的一项关键技术。许多时域自适应滤波算法被用来抑制直达波和多径回波,但往往存在滤波器阶数过多,或计算负担过高的问题。基于OFDM波形的多载波调制特性,提出了分载波自适应滤波算法,相比于常规时域自适应滤波算法,能够有效降低滤波器阶数和计算复杂度,简单且高效。以基于OFDM调制原理的数字调幅广播外辐射源雷达为例,详细介绍了分载波递归最小二乘和分载波归一化最小均方算法的自适应滤波原理和过程,并基于仿真和实测数据分析比较了常规时域自适应滤波算法和分载波自适应滤波算法的性能差异。     

基于去斜的步进频合成高分辨距离像新方法

研究了一种基于子脉冲去斜的高分辨距离像合成新方法。首先,用本地参考信号对接收的步进频脉冲串信号进行去斜处理,然后把去斜之后的信号按顺序在时域上拼接起来得到宽带回波,最后按传统的处理方法得到目标的一维距离像和二维逆合成孔径雷达像。这种方法避免了传统时域拼接法的上采样、频移和相位补偿运算,减小了处理复杂度,易于工程应用。     

合成孔径声纳三维数据仿真研究

提出了一种基于声线追踪技术的合成孔径声纳三维数据仿真模型。此仿真模型包括四个部分,即三维运动轨迹下点目标回波模型、基于三角面元的声线追踪和目标阴影区域计算模型、基于棱锥的波束照射区域计算模型、发射和接收波束指向性及目标散射特性等其它因素对合成孔径声纳回波数据的影响模型。点目标和体目标数据仿真结果表明此仿真模型可行,尤其是体目标仿真结果的阴影特征逼真,可以为合成孔径声纳信号处理、图像判读和目标自动识别研究的提供有力支持。     

Stability Test for 2-D Continuous-Discrete Systems

Models of 2-D continuous-discrete systems are introduced, which can be used to describe some complex systems. Different from classical 2-D continuous systems or 2-D discrete systems, the asymptotic stability of the continuous-discrete systems is determined by Hurwitz-Schur stability (hybrid one) of 2-D characteristic polynomials of the systems. An algebraic algorithm with simpler test procedure for Hurwitz-Schur stability test of 2-D polynomials is developed. An example to illustrate the applications of the test approach is provided.