基于微动参数估计的非对称进动目标三维成像

具有非对称结构的进动目标成像是目前空间目标成像的一个难点。在构建非对称进动目标回波模型的基础上,分析了成像所需的4个微动参数并给出了相应的参数估计方法。在微动参数已知的前提下,提出了一种基于三维复数逆投影变换的进动目标三维成像的方法。首先利用微动参数构建相位补偿因子,之后对时间距离像进行三维搜索,进而实现进动目标的三维成像。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性,同时仿真分析了微动参数估计误差对成像的影响。     

宽带LFM信号对干涉成像的影响及补偿方法

建立了基于线性调频信号脉冲压缩技术和双天线干涉技术的距离-干涉二维雷达成像模型;在论证成像理论和成像算法的过程中,突破传统仅用单频信号进行干涉成像理论推导的方法,将线性调频信号形式引入到干涉成像的公式推导中来;发现当线性调频信号不能视为窄带信号时,采用原有干涉成像法进行干涉测量时结果存在偏差;指出了这种偏差的理论来源,给出仿真结果,提出坐标参数估计自回归算法对此偏差进行补偿,得到了令人满意的补偿精度。     

基于MP稀疏分解的弹道中段目标微动ISAR成像新方法

弹道目标在中段的运动包括轨道运动和微动。与轨道运动相比,弹道目标的微动能引起目标相对雷达视线角更为快速的变化,有利于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像。针对自旋对称弹头的微动特性,提出了一种基于匹配追踪(matching pursuit, MP)稀疏分解的微动ISAR成像算法,分析了成像平面和成像所需积累转角,并通过计算机仿真与传统的距离－多普勒(range-Doppler, RD)、魏格纳－维尔(Wigner-Ville, WV)成像算法进行了比较。仿真结果表明：本文算法具有更好的成像精度和稳定性,且不受交叉项的干扰,是一种有效的微动目标成像算法。     

基于FMCW雷达的旋转目标微动参数提取方法

针对旋转目标微多普勒频率相互交叠、重合难以提取的问题, 提出了一种基于调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)雷达的微动参数提取方法。考虑到旋转目标微多普勒频率具有正弦形式的特征, 利用多普勒信号构造了矩阵并进行奇异值分解, 使得奇异值比谱在旋转频率处的比值达到最大。为了估计旋转半径和初始相位, 对多普勒信号时频分析结果进行逆Radon变换, 将正弦曲线的参数估计问题转化成了参数空间中的峰值检测问题。仿真和实验数据结果表明, 结合奇异值分解、时频分析技术和逆Radon变换的旋转目标微动参数提取方法具有在低信噪比条件下提取高精度参数值的能力, 有效解决了相互交叉的微多普勒频率参数提取问题。     

基于噪声圆形特性的宽带相干信号DOA估计方法

针对色噪声下基于差分去噪的宽带相干信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法对相干信源数有限制的问题,提出一种基于噪声圆形特性去噪和Toeplitz矩阵重构的估计算法。首先,对接收到的信号求取协方差矩阵,利用噪声的圆形特性消除噪声。为达到对协方差矩阵进行Toeplitz矩阵重构的要求,通过协方差矩阵相乘来构造新的数据协方差矩阵。然后,通过Toeplitz矩阵重构来解相干。最后,利用旋转子空间算法准则构造聚焦矩阵,使用传播算子算法实现DOA估计。理论分析及仿真实验验证了该算法的有效性,该算法对相干信源数的奇偶没有限制,同时该算法也适用于高斯白噪声下宽带相干信号DOA估计的场景。     

弹道目标微动特征分析与提取方法

进动特征对导弹防御目标识别具有重要意义。建立了单频信号下雷达观测弹头的进动模型和回波模型,通过对进动弹头回波频谱与微多普勒调制特性的定量分析,提出了利用回波相关方法和频谱展宽估计进动参数的方法,并利用暗室测量数据对该方法的性能进行了实验验证。实验结果表明,该方法在目标进动角不大条件下可以有效估计目标的进动角和进动周期。     

低重频宽带雷达中小幅微动目标的周期估计

当空间微动目标仅发生小视角变化且雷达脉冲重复频率较低时,基于雷达散射截面序列、高分辨距离像(high-resolution range profile, HRRP)序列和微多普勒等特征提取算法的有效性面临了挑战。为此,基于宽带逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)像序列提出一种目标微动周期估计方法。基于微动目标ISAR成像的分析,利用ISAR图像序列之间的相似度进行微动周期估计。采用最小图像熵准则选取视线角线性变化区间的ISAR图像作为参考基准,利用图像动态范围压缩、基于全图像匹配的相似度估计等方法,强化算法稳定性并减小计算量。该方法对HRRP数据率要求低,对ISAR成像质量约束小,有利于工程实现。仿真实例从摆动和进动两种情况,分析了基准图像的选取和信噪比对算法性能的影响,证明了算法的有效性和高稳定性。     

一种利用宽带信号对弹道目标成像和跟踪的方法

宽带成像雷达通常采用窄带跟踪、宽带成像的交替工作方式。该方法需要花费两个雷达重复周期才能完成对目标的跟踪和宽带成像,降低了雷达跟踪、成像的数据率。为了克服这个缺点,提出了一种基于宽带固态相控阵雷达对弹道目标成像同时进行跟踪的方法,一个周期就可同时完成对目标的成像和跟踪,大大节省了雷达资源,提高了雷达数据率。同时论述了宽带信号距离信息和角度信息提取方法,利用仿真和模拟试验验证了方法的正确性。     

微动目标AM-FM信号调幅指数估计方法

为分析雷达目标微动特征,提出了一种高精度调幅-调频(AM-FM)信号调幅指数估计方法.将微动目标的雷达回波表示为调制频率相等的正弦调幅-正弦调频信号模型,分析了传统调幅指数估计方法处理含有正弦调频特征信号存在的不足,仿真了调频指数对调幅指数估计产生的影响.利用Teager非线性能量算子,将幅度调制信息有效地从AM-FM信号中分离出来.利用FFT技术对回波信号的包络进行谱分析,提取调幅指数.通过与传统的调幅信号调制指数估计方法进行比较,说明该方法提高了调幅指数的估计精度.     

基于宽带LFM雷达的弹道目标精确测速方法

由于弹道中段末期稀薄大气对轻诱饵具有明显的减速作用,精确的速度测量是该阶段真假目标识别的重要途径之一。提出了一种基于宽带线性调频(linear frequency modulation,LFM)雷达回波信号的精确测速方法,该方法对雷达中频回波信号相位差进行最小二乘参数估计,完成弹道目标速度的精确测量。针对低信噪比条件下的精确测速问题,采用恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测与形态学滤波相结合的技术对噪声进行抑制,有效地提高了算法的鲁棒性和测速精度。对典型弹道目标的动态雷达特征信号及测速算法进行了仿真和分析,验证了算法的有效性。     

基于多普勒特征的雷达地面目标过滤方法

机载预警雷达在探测空中目标时,常面临地面目标的点干扰和航迹干扰。地面目标过滤是机载预警雷达航迹优化的重要内容,可以有效改善目标航迹质量。针对地面目标过滤问题,本文研究了基于多普勒特征的地面空中目标识别方法。首先在对交通流建模仿真的基础上,分析了地杂波背景下高速公路目标回波的多普勒特征;然后利用地面和空中目标的多普勒特征差异,设计了一种目标分类准则。仿真结果表明分类准则在确保空中目标具有较高识别概率的同时,也保证了对地面目标具有较高的识别概率,从而能够有效滤除大部分地面高速公路目标。     

基于多普勒分辨的连续波合成孔径雷达成像方法

提出一种新的连续波(continuous waveform, CW)体制合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像方法。有别于脉冲波形SAR和调频连续波SAR通过发射宽带信号获得高距离分辨率,CW-SAR成像利用CW波形的高多普勒分辨率进行成像,通过将回波信号与尺度变换后的发射信号进行相关构造成像数据模型,该相关信号实际为场景散射系数在等多普勒线上的投影,基于该相关信号,采用滤波反投影图像重建算法进行场景反射率重建。该CW-SAR成像方法不仅适用于宽带和窄带CW发射波形,而且也适用于单/双基SAR和任意载机飞行轨迹。以双基情形为例,分析成像方法的性能,并进行仿真验证。     

基于广义似然比的宽带分布式目标检测算法

针对在相干积累期间发生距离走动的分布式目标检测问题,提出了一种广义似然算法及其改进算法。该算法采用广义似然函数准则与极大似然方法对不同预设速度下各个距离单元的信号进行估计,得到了两步广义似然比检测算子。进一步利用目标相邻强散射单元特性和相邻预设速度相关性,推导出改进的三步广义似然算法,随后证明了这两种算法的恒虚警率性。对两类飞机实测数据的多个实验结果表明,当目标发生距离走动的情况下,该算法性能相对与传统的非相干积累算法有明显提高。     

基于干涉相位的虚假目标鉴别算法

以具有地面动目标指示(ground moving target indication, GMTI)能力的三天线合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统为对象,研究了虚假目标的鉴别问题。在虚假目标干扰原理和动目标检测技术的基础上,分析了目标信号和干扰信号的干涉相位特征;利用真假目标的干涉相位特征差异,提取了两种稳健的鉴别特征量,提出了一种基于干涉相位的虚假目标鉴别算法,给出了鉴别处理流程、算法的应用条件及计算量和复杂度;最后进行了仿真实验验证。理论分析和仿真实验均表明该鉴别算法的可行性和有效性。     

An approach of motion compensation and ISAR imaging for micro-motion targets

Inverse synthetic aperture radar(ISAR)imaging of the target with the non-rigid body is very important in the field of radar signal processing.In this paper,a motion compensation method combined with the preprocessing and global technique is proposed to reduce the influence of micro-motion components in the fast time domain,and the micro-Doppler(m-D)signal in the slow time domain is separated by the improved complex-valued empirical-mode decomposition(CEMD)algorithm,which makes the m-D signal more effectively distinguishable from the signal for the main body by translating the target to the Doppler center.Then,a better focused ISAR image of the target with the non-rigid body can be obtained consequently.Results of the simulated and raw data demonstrate the effectiveness of the algorithm.     

闪烁现象下旋翼目标微动参数估计方法

逆Radon变换以其精度高、抗噪性能好的优点常用于微动信号的参数估计,但是当旋翼类目标微动信号存在闪烁现象时,该方法失效.针对此问题,提出一种闪烁现象下的微动参数估计方法.首先,建立基于线性调频信号的单旋翼直升机雷达回波散射点模型,分析闪烁现象下回波的微动特性.其次,通过去噪卷积神经网络(denosing convol...     

基于多普勒谱的多目标鉴别技术

多目标鉴别是雷达信号处理中迫切需要解决的技术难题。针对Chirp脉冲雷达体制及其相参积累处理的原理和特点,利用多个目标的多普勒谱分布特性,提出了应用CLEAN算法的多普勒谱旁瓣抑制技术实现多目标鉴别。仿真结果表明了这种技术的有效性,且在信噪比较低的情况下仍然非常稳健。     

空间微动目标极化欺骗式干扰信号合成方法

基于宽带逆合成孔径雷达原理,提出一种动态产生微动目标有源欺骗式干扰信号的合成方法。在多散射中心假目标模板中引入了目标全姿态运动模型、全极化散射模型,推导了与进动参数直接相关的微多普勒及姿态角表达式,建立了目标本地极化基到任意雷达极化基下的散射矩阵变换关系,基于瞬时姿态角动态生成了虚假的微动相位和极化散射调制因子,实现了距离或速度欺骗干扰。对进动假目标合成信号的时频分析和雷达成像结果表明,该方法可有效合成具有特定的微动效应、极化散射特性和结构特征的假目标信号。     

基于Farrow结构的宽带同时多波束形成方法

提出基于Farrow结构的宽带同时多波束算法。在不更新固定加权端权值的情况下,仅在波束指向控制端进行多组加权,便在通带内实现了同时多波束。所提算法在满足恒定束宽的同时,降低了波束旁瓣。考虑到Farrow阵列结构存在抽头数过多、实现难度大的问题,引入了抽头稀疏优化设计思想,经过稀疏优化之后,Farrow结构的有效阶数减小,降低了工程实现的复杂度。仿真结果验证了所提方法的有效性。