基于Radon-MDCFT的空间高速机动目标检测与参数估计方法

提出一种基于Radon 修正离散线性调频傅里叶变换(Radon modified discrete chirp Fourier transform,RMDCFT)的空间高速机动目标检测与参数估计的方法。该方法在目标运动参数范围内进行搜索,将目标数据从距离单元〖CD*2〗慢时间域中取出并进行相应匹配变换处理,在补偿回波数据相位并进行相参积累以用于目标检测的基础上同时得到目标速度和加速度的估计结果。〖JP2〗该方法能同时对距离徙动和多普勒走动进行校正,并可在脉冲数有限和低信噪比下有效地检测到空间高速机动目标并获得较好的参数估计结果。仿真结果和对所提方法的输出信噪比表达式的数学推导结果证明了所提方法的有效性。     

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。     

旋转微运动ISAR成像及干扰特性分析

旋转微运动引起多普勒正弦规律变化,进而影响目标逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像结果。利用散射点模型,对单个旋转微动进行了几何、回波建模,用距离〖CD*2〗多普勒算法推导出旋转微动点成像结果。详细分析了旋转微动ISAR图像特征和图像形状,指出不同参数下旋转微动可形成幅度受第一类贝塞尔函数调制、方位向上等间隔分布的直线段型、直线点列型、条带型以及点阵型图像,并给出了以上图像的形成条件。仿真实验和实测数据均验证了理论分析的正确性,研究结果为方位向调制形成二维ISAR干扰提供理论支撑。     

频域与空域处理相结合的大运动偏移稳像算法及其实时实现

提出了一种频域极坐标处理与空域高斯〖CD*2〗牛顿最小化法相结合的运动估计算法。首先使用频域极坐标处理粗估计出两帧图像间的偏移量,将此偏移量作为高斯〖CD*2〗牛顿最小化法的初始值,再使用高斯〖CD*2〗牛顿最小化法精确估计图像间的偏移量,并补偿图像得到稳定的图像序列。最后,为使算法能够实时运行,针对TMS320C6416数字信号处理器的运行环境优化了算法实现代码。实验结果表明,优化后的算法能够实时、高精度地稳定大运动偏移图像序列。     

多分量二维线性调频信号瞬时频率变化率估计

针对多分量二维线性调频信号的瞬时频率变化率估计问题,提出了一种新方法.定义了二维线性调频信号的二维三次相位函数CPF.通过分析可知,应用二维CPF方法处理多分量二维线性调频信号时,会由于交叉干扰项的存在而产生伪峰,接着借助于二维CPF构造了二维三次相位函数乘积项PCPF.应用该方法可以在较低信噪比下,准确地估计出多分量二维线性调频信号的瞬时频率变化率.仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于mc-PPS模型的空间目标运动补偿

详细分析了高速平动和旋转运动对空间目标一维成像的影响,建立了目标雷达回波多分量多项式相位信号(mc PPS)模型,采用基于多延迟乘积型高阶模糊函数(ml PHAF)的方法估计模型参数,并提出了两类不同稳定姿态的空间目标的运动补偿方法。仿真实验表明这两种方法对运动引起的成像失真有显著改善。     

基于均匀圆阵时频干涉仪的LFM信号二维测向算法

提出了一种基于均匀圆阵时频干涉仪的线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号二维波达方向估计算法。首先利用LFM信号时频聚集性非常好的特点,对阵元的输出进行互维格纳〖CD*2〗威尔分布(Wigner-Ville distribution, WVD)计算,然后提取互WVD时频冲激点的相位,从而得到包含信号到达角的方程组,解算出信号的到达角。通过选取不同的阵元对组,采用模糊数搜索的算法进行解模糊运算,最终完成信号到达角的估计,仿真实验验证了算法的有效性。     

基于目标函数的直觉模糊集合数据的聚类方法

针对直觉模糊集合数据的聚类问题,提出了一种基于目标函数的聚类方法。该方法定义了直觉模糊集合间的加权相似性准则,解决了数据聚类过程中各维特征分配不均匀的问题。通过增加非隶属度参数对模糊c〖CD*2〗均值(fuzzy c means, FCM)聚类算法中的模糊划分矩阵〖WTHX〗U〖WTBZ〗和目标函数进行改造,进而给出迭代推导公式和算法描述,把聚类归结为一个带约束的线性规划问题,适用于大数据量的情况。最后通过典型实例验证了该方法的有效性和优越性。     

结构变形对相控阵天线电性能的影响分析

分析阵面变形误差对有源相控阵天线(active phased array antenna, APAA)电性能的影响,对研究和发展高性能APAA非常重要。将阵面随机误差和阵面变形作为附加的相位因子引入到天线方向图函数中,建立了平面矩形APAA的阵面变形误差与电性能之间的结构〖CD*2〗电磁耦合模型,并仿真分析了阵面存在变形误差时的天线远场方向图。通过所提方法与结论,工程设计人员可对加工公差提出更合理的要求。     

分布式MIMO-OFDM系统中的时频同步

针对分布式多输入多输出〖CD*2〗正交频分复用系统,提出一种新的训练序列及时频同步方案。在定时同步方面,它首先利用训练序列的时域共轭对称性完成粗定时同步,在此基础上进一步通过接收信号与本地时域训练序列移动相关完成细定时同步;在频率同步方面,它首先在时域利用接收信号相位差估计小数倍频偏,然后在频域利用训练序列良好的自相关性估计整数倍频偏。该方案不仅能够同时估计出各收发天线对之间的定时偏移和频率偏移,而且估计性能良好。     

一种联合极化的距离瞬时多普勒ISAR成像方法

在传统的逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,基于Clean技术的距离瞬时多普勒ISAR成像能够有效地提取散射点中心,因此得到了广泛应用。相比于传统ISAR,极化逆合成孔径雷达(polarimetric inverse synthetic aperture radar, Pol ISAR)能够提供更丰富的信息。本文研究了一种联合极化的距离瞬时多普勒ISAR成像技术,该方法能够对多个极化通道进行联合距离瞬时多普勒成像处理,更准确地提取强散射点信息,减少目标数据量,使各极化通道信息得到有效的融合,同时也能进一步减弱噪声的影响,避免大量虚假点的产生。仿真数据验证了本文方法的有效性。     

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。     

New method of time-frequency representation for ISAR imaging of ship targets

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging of ship targets is very important in the national defense. For the high maneuverability of ship targets, the Doppler frequency shift of the received signal is time-varying, which will degrade the ISAR image quality for the traditional range-Doppler (RD) algorithm. In this paper, the received signal in a range bin is characterized as the multi-component polynomial phase signal (PPS) after the motion compensation, and a new approach of time-frequency representation, generalized polynomial Wigner-Ville distribution (GPWVD), is proposed for the azimuth focusing. The GPWVD is based on the exponential matched-phase (EMP) principle. Compared with the conventional polynomial Wigner-Ville distribution (PWVD), the EMP principle transfers the non-integer lag coefficients of the PWVD to the position of the exponential of the signal, and the interpolation can be avoided completely. For the GPWVD, the cross-terms between multi-component signals can be reduced by decomposing the GPWVD into the convolution of Wigner-Ville distribution (WVD) and the spectrum of phase adjust functions. The GPWVD is used in the ISAR imaging of ship targets, and the high quality instantaneous ISAR images can be obtained. Simulation results and measurement data demonstrate the effectiveness of the proposed new method.     

基于图像配准的弹道目标ISAR图像横向定标

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)图像横向定标是估计目标外形尺寸的关键。针对弹道目标,从理论上证明了任意两幅ISAR图像仅当横向正确定标的情况下才能完全配准。基于这一原理,提出了一种新的基于控制点仿射变换的ISAR图像横向定标方法,给出了横向比例尺的计算过程。最后采用测量数据对算法进行了验证,仿真实验结果表明,该算法能够准确估计横向比例尺,定标精度较高。     

ISAR目标多普勒偏置效应分析与补偿

采用相位梯度自聚焦算法对非合作目标进行高分辨逆合成孔径雷达聚焦成像的处理过程中,回波多普勒偏置效应将严重影响后续转动补偿的效果,妨碍成像聚焦质量的提升。从相位梯度自聚焦算法的原理出发,阐释了多普勒偏置效应产生的原因。进而,分析了多普勒偏置效应对散射中心距离徙动补偿的影响。最后,提出了一种基于图像质量评价的多普勒偏置效应估计与补偿算法,并通过数值仿真分析和实测数据处理实验验证了本文分析结果的正确性。     

基于STFT的宽带数字ESM接收技术

提出了一种新的基于瞬时测频的宽带数字电子支援（electronic support measure, ESM）接收技术。首先对输入信号进行短时傅里叶变换,通过对变换结果进行快速插值,实现瞬时测频;然后利用多门限完成瞬时频域检测,并根据检测带宽进行抽取。这种新的接收技术能够有效解决ESM系统对宽带同时到达信号的侦收难题,且算法结构规整,易于用现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate array, FPGA）芯片进行硬件实现。计算机仿真结果表明,系统单信号检测灵敏度可达-5 dB,当输入信噪比为-5 dB~15 dB时,单信号正确检测概率可达90％以上,动态范围达20 dB,双信号瞬时动态范围可达18 dB。     

基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰抑制

提出了一个基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰的抑制技术。针对振幅恒定和多项式相位特征的干扰信号,运用高阶瞬态矩和迭代法精确综合出相应干扰信号;然后在时域将其从接收信号中减去,以有效地抑制宽带非平稳干扰。性能仿真结果表明,该方法不仅提高了干扰参数估计的精度,降低了计算的复杂度,而且提高了系统处理的实时性和有效地抑制了多项式相位干扰,获得比较好的误码率性能改善。     

基于扩展距离像序列的ISAR成像相位补偿方法

逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）相位补偿算法对成像结果具有重要影响。首先从ISAR成像原理出发推导了相位误差产生原因,针对多普勒中心跟踪法,分析了横向交叉项对多普勒中心的影响,采用CLEAN算法分离了距离单元内强散射中心簇,构建了扩展距离像序列,提出了基于扩展距离像序列的相位补偿方法,有效地减小了横向交叉项对多普勒中心的影响,提高了相位误差估计精度。成像结果表明,该方法能够较好地补偿ISAR成像中的相位误差,噪声环境下优于其他方法。     

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。     

基于多普勒频谱相关的加速运动目标ISAR成像

针对具有较大加速度的机动目标使传统平稳目标逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像算法失效的情况,提出了一种基于多普勒频谱相关的加速目标ISAR成像算法.该方法通过多普勒频谱相关消除加速度引起的方位二次相位散焦,并根据回波的能量分布,通过门限设置自适应地抑制多线性调频分量信号处理时产生的交叉项.最后,仿真以及实测数据的成像结果证明了该算法的有效性.