毫米波实孔径三维成像研究

用WehnerDonaldR .提出的实孔径三维成像技术 ,可以利用实孔径高分辨率雷达获得目标的三维图像。但是该方法的缺陷在于 ,如果雷达的参数一定 ,即距离维分辨固定 ,则在距离上不能分辨的散射点在方位上亦不能分辨。针对这一问题 ,提出通过在距离维采用超分辨技术 ,提高距离维的分辨率解决了以上问题 ;同时使用全局最小二乘法解决了由于采用超分辨方法而带来的振幅估计问题。仿真结果表明 ,新算法可以较好地解决以上问题 ,是可行的。     

载频重频联合捷变雷达目标参数估计方法

针对载频-重频联合捷变体制雷达目标参数估计问题,提出了一种新的基于多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法的载频-重频联合捷变雷达目标参数估计方法。通过信号模型的空时等效,将时域信号的处理等效成空域阵列信号的处理,并将超分辨阵列信号处理方法应用到目标的参数估计中,从而把目标距离和速度的估计等效成阵列中二维参数的估计,解决了由于载频-重频联合捷变所带来的目标参数估计难题。仿真实验表明,所提方法能有效实现对目标距离和速度的超分辨估计。     

线性调频中断连续波的参数选择与综合处理

根据综合脉冲孔径技术的特点,从发射信号的正交性要求和解距离混叠及盲区的角度,分析了线性调频中断连续波信号的脉冲重复频率、阵元载频间隔及调频斜率等波形参数的选取问题。按照该信号的处理流程,推导了接收端发射综合处理的数学过程,并针对发射阵列为均匀线阵的情况,得到了距离-方位二维模糊函数的表达式,简要分析了系统的距离与方位分辨性能。最后给出了实测数据的综合处理结果,讨论了实际处理中需要注意的问题。     

舰载任意形状超分辨测向天线阵列技术的研究

论述了利用空间谱估计进行超分辨测向的基本理论,分析并给出了适用于任意形状超分辨测向天线阵的通用测向算法,并采用差值算法对被测信号的频谱范围进行了扩展,利用Music算法及Matlab语言编制了相应的软件,同时对两种常用测向天线阵的性能进行了计算机仿真实验研究,并给出了一些具体的实验结果.此结果可作为超分辨测向工程实现的技术参考.     

频率编码脉冲信号的模糊函数与编码优化

推导了频率编码脉冲信号的模糊函数数学表达式,讨论了该信号的距离、速度分辨性能,提出了优化频率编码准则,并以码长Ｎ＝ １６为例给出了优化频率编码方案,最后讨论了优化频率编码脉冲信号距离速度联合分辨性能。     

雷达距离超分辨降噪技术及残留噪声统计特性分析

基于高分辨阵列处理算法估计雷达目标回波时延较常规的模糊图技术可获得增强的距离分辨力。本文对我们最近提出的一种针对线性／非线性调频（ＬＦＭ／ＮＬＦＭ）雷达脉压的降噪算法及残留噪声的统计特性进行了分析，并在此基础上提出了有效的距离超分辨处理方法。计算机模拟验证了分析的正确性并表明这一降噪预处理技术可大大降低雷达距离超分辨处理的ＳＮＲ门限。     

基于Relax谱估计的波束内多运动目标分辨

弹载雷达对波束内的多目标进行准确分辨是至关重要的。鉴于多普勒雷达对速度的分辨能力和单脉冲雷达的测角能力,提出了一种对波束内多运动目标进行分辨的算法。导弹加速度对目标回波多普勒频谱展宽起主要作用,据此提出了去斜率后进行超分辨谱估计的单/多目标鉴别方法;然后对超分辨后的参数化的多普勒谱进行单脉冲测角,从而得到多目标在波束内的二维分布。仿真结果证明了该算法的有效性。     

岸-舰双基地SIAR雷达距离-速度分辨率分析

双基地脉冲综合孔径雷达SIAR在发射站采用多个天线同时辐射不同载频的调频中断连续波FMICW信号,在接收站用一个全向天线接收目标回波。推导了该雷达发射信号的模糊函数,分析了影响其距离和速度分辨率的因素以及波形参数选取原则,结合双基地雷达的特点,给出了模糊函数与目标位置的关系。分析表明,该信号形式具有较高的距离和速度分辨率。但由于是双基地雷达,分辨率比单基地雷达差,而且从距离维不能分辨基线的目标。     

基于联合聚焦/超分辨贝叶斯模型的雷达目标超分辨重建

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)、逆合成孔径雷达(inverse SAR, ISAR)等雷达目标图像,提出了一种基于联合聚焦/超分辨贝叶斯模型的超分辨重建方法。该方法基于联合聚焦/超分辨和点扩散函数参数模型,采用Metropolis-Hastings迭代更新算法,产生一系列描述目标散射截面和散焦参数概率分布特征的样本,从而估计出最佳目标散射截面元和散焦参数,实现低分辨率图像的超分辨重建。以合成与实测图像数据为例,对该超分辨方法进行了演示并给出了重建结果。实验表明,本文提出的方法对雷达目标图像重建效果良好,可用于SAR、ISAR及实波束成像等雷达图像目标信息的开发。     

基于二次编码的MIMO雷达阵列稀布与天线综合

研究MIMO雷达在阵元数有限、阵列孔径有限、水平维和垂直维分别存在最小阵元间距等约束条件下的天线方向图综合问题。MIMO雷达采用稀布天线,为了降低旁瓣电平,天线综合过程中同时考虑发射方向图和接收方向图的影响,将阵元间距的稀疏约束从规则栅格扩展为仅有两维坐标的约束,提出采用二次编码的改进遗传算法,有效地解决了MIMO雷达天线方向图综合中低旁瓣电平设计问题。结合某工程要求给出了某MIMO雷达天线阵优化结果。仿真结果证实了方法的有效性。     

一种基于估计理论的ISAR超分辨成像方法

针对逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中给定合成孔径长度下方位向匹配滤波脉冲压缩输出的主瓣分辨率随雷达至等效阵列距离变化这一难题,基于线性系统理论,通过目标方位向回波信号的等效建模,提出了一种基于最小均方估计理论的超分辨成像方法。不同于传统基于谱估计的超分辨成像方法,该方法利用对目标系统方位向冲击响应的估计信号进行成像,因而能够完全消除雷达至等效阵列的距离对方位向分辨率的影响。仿真实验证实了该方法的有效性。     

基于分数阶微积分的图像超分辨率重建

为了解决模糊图像超分辨率重建的问题,将分数阶微积分和凸集投影相结合,实现图像的超分辨率重建。利用分数阶微分卷积获取原始参考帧,通过尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)配准,采用基于分数阶积分的点扩散函数,运用凸集投影,有效解决超分辨率算法对于模糊图像效果不好的问题,实现了对模糊图像的重建。实验表明,与常见的算法相比,基于分数阶微积分的凸集投影超分辨率重建算法在图像视觉效果和客观指标上均有较好的结果。特别是在图像模糊的情况下,基于稀疏表示的或轮廓模板的算法会增加图像的模糊程度,而所提算法在主观清晰度方面有明显的提高。     

图像自适应分块单幅超分辨率算法

在单幅超分辨率图像重建算法中,基于最大后验估计(maximum a posteriori,MAP)算法重建效果和抗噪性能较好,但时空复杂度较高。为了提高模板卷积MAP(template convolution based MAP,TC-MAP)算法的运行效率,降低内存消耗,提出了基于图像内容的自适应分块TC-MAP新算法,研究了图像分块的最佳尺寸,并根据子块图像的平均梯度,对平滑区域的多个子块进行合并降低分块边界效应的影响,同时采用边界延长进一步抑制分块效应。实验结果表明,算法有效减少了TC-MAP算法的运行时间和内存开销,同时保持重建图像质量与原TC-MAP算法差别不大。     

图像超分辨BP神经网络的改进

为了进一步提高超分辨图像重建效果,针对前期研究的超分辨误差反向传播神经网络（back propagation neural network, BPNN）重建结果中存在的块痕迹问题加以改进和优化。对影响BPNN超分辨效果的两个关键问题进行改进：(1) 网络训练样本问题,将8×8→16×16的映射方式改进为2×2→4×4的映射方式,同时,采用相邻仅间隔一个像素的方式优化构造训练样本;(2) 加速网络训练收敛问题,将网络训练规则由BP算法改进为改进的比例〖JP2〗共轭梯度算法。网络训练实验和泛化实验表明,改进方法增加了网络训练样本数量,改善了超分辨BPNN的输出图像质量,有效解决了超分辨结果中的块痕迹问题,使超分辨结果图像的峰值信噪比提高约8 dB。     

超宽范围可变速率时钟恢复技术及其实现

针对多种速率卫星信号的接收,提出并实现了一种针对QPSK信号的20 Mbps~320 Mbps超宽范围可变速率的数字时钟恢复算法。基于直接数字频率合成技术,该算法利用超前-滞后型鉴相器组成时钟恢复数字锁相环路,并采用由时域分析得到的一些方法扩大捕捉范围、降低时钟抖动。计算机仿真和硬件实现的结果验证了该算法具有超宽的捕捉范围和良好的时钟抖动性能。     

多频雷达信号高分辨多普勒处理

提出了一种基于最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response, MVDR)算法和频率重采样技术的适用于多频雷达信号的多普勒处理方法。在接收时,多频信号分成多个独立分量,重采样技术被创新性地用来获取更多的独立样本数,使得获取一个有效的协方差矩阵成为可能。这样,常规的利用协方差矩阵进行真实功率谱估计的MVDR方法能够用来进行目标检测和多普勒分辨。仿真结果证明,提出方法的多普勒性能显著优于传统的傅里叶分析方法。     

基于合成带宽技术提高距离分辨率的新方法

多频段子脉冲信号合成距离像,可以降低系统瞬时带宽和采样率要求,并提高距离分辨率。探讨了一种新的基于合成带宽技术的综合子脉冲成像思想,该方法用非均匀采样模型来解决频带合成中子脉冲参数不同带来的问题,然后采用辛格插值方法进行信号的均匀化重建,并最终获取更高分辨率距离像。仿真实验表明,此方法不仅能解决不同参数的子脉冲信号间合成问题,还有效改善了距离分辨率。     

基于广义斜投影的高分辨波达方向估计

针对来波信号功率不同情形下的波达方向估计问题,构建广义斜投影算子自适应抑制接收数据中非期望方向的接收信号,同时自适应调节空间谱加权系数,平衡强弱信号的空间谱峰。通过干扰抑制和空间谱估计的同步处理,实现信号源波达方向(direction of arrival, DOA)的高分辨估计,且避免弱信号的谱峰被强信号谱峰遮盖的问题。理论分析与仿真表明,所提方法在信号功率不同时,对弱信号的DOA估计具有更强的鲁棒性,可有效地实现对不同方向来波信号的高分辨DOA估计,降低信号功率不同带来的影响。且随着快拍数及信噪比的增加,DOA估计方差逐渐逼近相应的克拉美罗界下限。     

基于超网络理论的网络中心化C~4ISR系统结构模型和分析方法

本文将一种特殊的复杂网络——超网络引入到网络中心化C~4ISR系统结构的建模中.在分析网络中心化C~4ISR系统结构的超网络特征的基础上,提出了两种基于超网络理论的网络中心化C~4ISR系统结构的建模方法,即基于"拓扑"的C~4ISR系统结构超网络模型和基于"时序"的C~4ISR系统结构超网络模型,进而提出了这两种建模方法下的C~4ISR系统结构超网络模型的应用设想,并对部分应用设想进行了仿真实验分析,提出的C~4ISR系统结构的超网络模型和应用设想对于下一步系统结构的分析和研究具有一定的参考和借鉴价值.