雷达目标散射中心模型反演及其在识别中的应用

提出了一种基于散射中心模型的距离像识别方法。首先采用稀疏空间网格上的宽带测量数据离线反演目标散射中心模型,再将从距离像中实时提取的一维散射中心特征与该散射中心模型的一维投影进行匹配完成在线识别。在散射中心模型反演中,提出了稳定散射中心的概念并基于此完成稀疏空间网格下的一维散射中心投影关联。在识别过程中,通过设计合适的匹配函数解决散射中心参数估计误差和模型误差造成的散射中心数目、幅度和位置不完全匹配问题。仿真实验表明,对于精度较高的模型,基于模型的识别方法与基于距离像模板的方法识别率相当,而在存储量和灵活性方面优势突出。     

基于正交频谱重构的微波三维成像方法

传统微波三维成像方法的回波数据量非常大, 基于目标场景稀疏的压缩感知成像方法虽然可以降低采样率和数据量, 但字典矩阵内存占用巨大, 且对连续分布目标成像效果不佳。针对上述问题, 本文分析了目标回波在三维频域的数据分布特征, 根据构建的频谱正交投影重构模型实现了目标三维频谱的重构。为了进一步优化重构模型, 以最小图像熵作为判别准则对重构的正则化参数进行了最优估计, 并得到最优的频谱重构结果。本文所提方法具有较好的成像效果, 较高的运算速度和较小的内存占用。计算机仿真实验和微波暗室实验验证了本文所提方法的有效性。     

高速旋转目标三维成像的新算法

针对高速旋转目标三维成像的问题，提出一种有效的GRT CLEAN方法。该方法首先进行平动补偿,将高速目标的回波信号转换为高速转台模型。然后利用基于旋转散射点各次距离像回波的变化曲线所具有的特征，采用广义Radon变换(generalized Radon transform, GRT)得到目标散射点空间位置的近似估计。最后把该目标参数估计方法与修正的CLEAN技术相结合得到每个散射点的特征估计,并进一步得到目标三维像。理论推导与仿真结果验证了该算法的有效性。     

平面多层媒质中目标的二维衍射层析成像算法

探地雷达应用领域中,基于谱域转换处理方法的衍射层析成像算法可以实现对均匀媒质或简单两层媒质中体散射型目标的成像处理,但不适用于两层以上媒质中目标的成像处理。针对这一问题,建立了阵列天线扫描下平面多层媒质中目标体的二维电磁散射模型,通过引入平面多层媒质中格林函数的谱域积分形式,建立了孔径回波信号与目标体函数的谱域对应关系,在此基础上导出了平面多层衍射层析成像算法。通过对多个仿真数据的处理,结果显示该成像算法可有效应用于平面多层媒质中目标的高分辨成像处理。     

基于散射模型的球头锥目标几何结构参数估计

针对传统几何参数估计方法对成像质量要求较高,对低信噪比、稀疏孔径的散射回波数据估计精度低的问题,选择球头锥目标为研究对象,提出了一种使用几何参数散射模型和正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)算法相结合的方法,简化了计算过程,提升了参数估计精度。该方法首先根据先验信息确定代估参数的取值范围,并等间隔地在取值范围内设置参数网格,再根据对应的参数值计算散射模型,生成二维像,之后通过OMP算法拟合回波信号的成像结果,得到精确的几何参数估计值。所提方法实现了在原始回波数据质量较差的情况下,对球头锥类目标的几何参数精确估计与重构。     

基于稀疏表示的平行互素阵二维测向方法

针对传统平行阵二维测向自由度低问题,提出一种改进型平行互素阵,基于稀疏表示方法和最小二乘法来估计目标方位。该方法首先利用改进型互素阵构建双平行稀疏阵列,计算平行互素阵的互协方差矩阵。然后通过矢量化处理,利用重排,去冗余处理生成较大孔径的虚拟阵列,将二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计问题降维为一维DOA估计问题。进一步将一维DOA估计问题转为复数信号稀疏重构问题,并利用二阶锥规划来进行求解,通过峰值搜索得到方位角信息。最后利用方位角来构建方向矩阵,通过最小二乘方法求解俯仰角。该方法可以在没有目标先验信息的条件下,能够准确估计目标方位,且能够实现自动配对。相比传统的平行均匀线阵以及平行互素阵,该方法扩展了阵列虚拟孔径,提高了估计精度,能够辨识更多的目标源。实验仿真验证了该方法的有效性。     

毫米波阵列雷达近场动目标参数估计算法

在毫米波连续波阵列雷达系统中,根据近场各动目标多普勒频率的不同,提出了一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法。首先采用全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, apFFT)方法估计回波信号频谱,并使用相位差频谱校正法对目标多普勒频率进行校正。全相位FFT方法所得相位谱为信号的初始相位,各通道之间对应信号的相位关系包含了目标的位置信息,采用二维多重信号分类(two dimensional multiple signal classification, 2 D MUSIC)方法就可从各目标对应多普勒频率的复幅度中估计出目标的距离及方位参数。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。     

多视角属性散射中心模型的部件提取与合成

传统的点散射中心模型只能表征目标的位置信息,无法表示目标的长度和角度,而属性散射中心模型表征了目标的几何特性。为了能得到目标的全方位部件信息,鉴于属性散射中心模型参数估计的缘故,提出基于属性散射中心的多视角参数化部件提取与合成算法。首先将大视角有重叠的划分为若干子视角,分别进行属性散射中心模型的参数估计,然后将各参数统一投影到同一坐标系下,再进行参数的融合,最终得到目标参数集。该算法得到的这套参数可以反演目标回波数据,提高图像可视性,进行目标识别与分类。最后用两个仿真实验验证了此算法的有效性。     

基于机载窄带雷达的舰船目标多普勒特性分析

针对机载窄带雷达探测海面非合作舰船目标识别能力不足问题,首先建立了舰船横滚、俯仰和偏航三维微动下舰船运动方程,在此基础上建立了窄带雷达探测舰船的回波信号模型,分析了回波信号多普勒频率成分及其特征。理论分析结果表明,舰船三维微动会导致雷达回波信号的多普勒频率相对无微动情况下出现频谱展宽;并且不同位置的散射点具有不同的时频变化曲线;在短时间内,各散射点微多普勒时频曲线以类似LFM形式的线性关系变化,在较长时间内以类似正弦信号形式周期性变化,其周期与横滚角变化周期相同。     

基于级数反演的俯冲加速运动状态弹载SAR成像算法

根据弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)俯冲加速运动的特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波信号模型,分析了目标斜距在单个孔径时间内随时间的变化关系。结合级数反演的思想,推导出了弹载SAR回波信号的二维频域的精确表达式。在此基础上,提出了一种适用于俯冲加速运动下的弹载SAR成像算法。理论分析和实验结果表明,该算法精度较高,取得了较好的成像效果。     

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。     

无人机集群协同探测距离解模糊方法

与传统单平台机载雷达相比,无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群协同探测具有探测范围广、探测精度高、布阵机动灵活等突出优势,因此是未来机载预警雷达发展的重要方向之一.由于UAV集群雷达阵列具有大尺寸、超稀疏孔径,因此雷达回波近似为球面波且具有较强近场效应.本文首先推导了UAV集群稀疏阵列在...     

基于改进MUSIC算法的散射中心参数提取及RCS重构

随着隐身技术的发展,雷达目标的边缘绕射等逐渐取代镜面散射成为主要的散射源,因此基于几何绕射理论（geometric theory of diffraction,GTD）的散射中心模型对隐身目标电磁散射特性的描述要比衰减指数和模型更为精确。显然,准确估计出GTD散射中心参数对刻画目标散射特性犹为重要。针对经典多重信号分类（multiple signal classification,MUSIC）法仅利用目标原始回波数据、参数估计精度不高这一问题,提出一种改进的MUSIC算法对散射参数估计提取。改进的MUSIC算法通过对原始回波数据取共轭,构建新的总协方差矩阵,有效利用了目标原始回波数据的共轭信息。仿真结果表明,与经典MUSIC算法相比,改进的MUSIC算法参数估计精度更高,雷达散射截面重构拟合程度更好,且运算量增加不大,可有效提取出隐身目标的散射中心。     

一种舰船目标SAR回波的快速仿真方法

为满足合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在海洋遥感的应用需求,提出一种舰船目标SAR成像的快速仿真方法。对成像场景中重点关注的目标进行精确电磁建模,并利用"四路径"模型计算目标与海面的复合散射回波,对海面背景采用散射面元法计算回波;将舰船复合散射回波与海面回波进行合成得到总的SAR回波,利用聚束SAR成像处理方法获得SAR图像。结果表明:该算法避免了对整个成像区域进行复杂的电磁仿真,能够有效降低对海面大场景的电磁计算效率。由于在目标区域采用高频电磁算法,保留了目标的电磁散射的精细结构,为精确模拟SAR回波提供了一种准确而高效的仿真算法。     

基于FDTD的高保真SAR回波信号仿真方法

针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)回波仿真算法忽略目标散射特性在观测时间内随方位角度和信号频率变化这一问题,提出一种基于时域有限差分方法(finite--difference time-domain method, FDTD)电磁散射计算的SAR原始回波数据生成方法,在此基础上提出了基于服务器的并行仿真策略及流程。该方法利用FDTD算法及后续仿真处理精确模拟了SAR系统线性调频脉冲信号从卫星传感器发射后,与场景目标发生相互作用,再被SAR系统传感器接收并生成原始回波数据的全部物理过程,从而得到高保真的SAR原始回波数据。最后,通过典型目标时间谱与空间谱的仿真对比实验及最终成像结果证明了本文所提算法的正确性及有效性。     

双层稀疏组Lasso高分辨SAR结构特征增强成像

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像中,基于l1正则化线性回归(简称为Lasso)的凸优化类算法在进行稀疏特征增强时会导致弱散射体结构特征丢失,进而影响稀疏信号恢复精度的问题,本文提出一种基于双层稀疏组Lasso罚高斯回归模型的交替方向多乘子算法.该算法以散射体的块结构(组)...     

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...     

基于双曲调频波形稀疏重构的干扰抑制方法

双曲调频波形特有的多普勒不变性使其在远程高速目标成像方面具有显著优势.然而波形的非线性调频特性限制了其在现有宽带解调频接收系统中的应用,且在间歇采样转发干扰情形下成像性能退化.为此,在分析目标双曲调频波形解调频回波特性的基础上,提出一种基于稀疏重构的干扰抑制方法.首先,构建了双曲调频波形解调频回波模型与间歇采样转发干扰...     

常见SAR相关干扰技术对比分析

针对基于数字射频存储(digital radio frequency memory, DRFM)的相关压制干扰技术和基于回波模拟的二维面目标合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)干扰技术开展研究, 这两种干扰技术都采用与雷达辐射信号高度相关的干扰信号样式, 具有干扰效率高的优点, 被SAR干扰设备广泛采用。首先, 讨论了SAR雷达点目标和面目标的回波数据模型。然后, 分别讨论了DRFM压制干扰技术和面目标欺骗干扰技术的原理。最后, 利用Matlab对DRFM压制干扰技术和面目标干扰技术进行了仿真, 同时与传统的噪声压制干扰技术一起, 对比分析了干扰的效果, 给出了干扰技术的应用建议。仿真结果表明, 面目标干扰对SAR成像局部干扰更加有效, DRFM压制干扰技术适用于大带宽高分辨SAR成像, 面目标干扰更加广泛应用于SAR欺骗干扰。