采用ISAR像估计弹道目标微动特征的方法

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)像序列可以反映弹道目标在微动周期内的姿态变换及结构特征,本文在此基础上提出一种利用ISAR像序列估计弹道目标微动特征的方法。首先基于relax算法提取较强的散射点,并采用距离多普勒方法成像,然后利用灰度匹配算法对ISAR图像进行匹配,以提高微动周期估计精度。通过分析散射点在成像平面上的投影关系从而建立散射点空间坐标与目标微动特征之间的联系,并根据散射点在ISAR图像序列上的相对位置差值与散射点空间坐标的表达式,估计目标的微动参数。最后,仿真验证该方法的可行性与有效性,仿真结果表明该方法估计精度较高。     

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。     

多基站ISAR成像模型与运动参数估计

针对单站逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）成像中难以准确获得目标散射点方位向尺度和运动参数的问题,建立了平面匀加速度运动目标的多基站ISAR目标成像模型,给出了目标成像和运动参数估计算法,分析了多基站ISAR成像约束。目标散射点的坐标由距离向投影方程组求解得到,基于方位向多普勒方程组通过搜索算法最小化目标函数实现目标的固有转速和目标相对于平动补偿后各基站视向量变化的转速的分离,得到目标的位置和目标运动参数的准确估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面成像模型和运动参数估计方法。     

多基站ISAR平面转台目标成像模型与仿真研究

建立了匀角速度平面转动目标和匀角加速度平面转动目标的多基站ISAR平面转台目标模型,给出了多基站ISAR平面转台目标的成像算法,同时分析了多基站ISAR平面转台目标成像约束。通过在多基站ISAR平面转台目标成像模型的基础上构造多基站方位向多普勒方程组和距离向投影方程组,实现了对目标散射点位置参数和运动参数的准确估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面转台模型和成像算法。     

基于OI-AGCD的含旋转部件目标ISAR成像

旋转部件(如直升机的螺旋桨)严重影响逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)的成像特性,基于优化初值选择的自适应高斯包络线性调频基分解(optimized initial-adaptive Gaussian chirplet decomposition,OI-AGCD)设计了一种自适应旋转部件回波分离算法。建立了含旋转部件目标步进频率雷达ISAR成像模型,分析了旋转部件与目标主体回波特性差别。基于距离多普勒成像理论、主体和旋转部件回波在高斯基上投影的差异,设计了基于OI-AGCD的旋转部件回波分离算法。仿真数据验证结果表明了该算法去除旋转部件回波的可行性,含旋转部件类目标ISAR成像质量得到了有效提高。     

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。     

基于乘积型高阶相位函数的复杂运动目标ISAR成像

在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,当目标存在非匀速转动甚至是三维转动时,散射点回波中高次相位项造成方位聚焦质量下降,基于目标匀速旋转模型的传统距离〖CD*2〗多普勒(range Doppler, RD)算法已经无法获得目标的清晰图像。提出了一种基于乘积型高阶相位函数(product high order phase function, PHPF)的瞬时成像方法。通过构造不同的乘积型高阶相位函数,并对其进行一维搜索即可得到调频率变化率和调频率值的估计,补偿高次相位后进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT),根据幅度最大的位置估计中心频率和幅度信息,在距离〖CD*2〗频率平面和距离〖CD*2〗调频率平面对目标进行瞬时成像,可以获取更多的目标信息。最后,实测数据成像结果验证了该方法的有效性。     

基于多特显点的干涉ISAR横向定标技术

针对干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)成像时低信噪比和干涉相位缠绕带来的问题,利用ISAR图像强像素点处信噪比较强的这一特性,提出了一种新的基于多特显点的InISAR成像方法.该方法利用ISAR图像中若干特显点的解缠绕后的真实相位差,解得特显点的横距;然后根据特显点的多普勒频率和横距的关系,对整幅ISAR像进行横向定标.仿真结果表明,该方法对噪声有较强的稳健性,其能正确成像时的信噪比水平与传统方法相比有10-15 dB的降低.     

联合运动补偿的逆合成孔径雷达成像方位定标方法

在雷达识别系统中,确定目标的尺寸对于提高目标识别能力具有重要的意义。针对逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）成像的定标问题,考虑了等效转台和残余平动引入的相位误差,提出了一种ISAR目标有效转动速度估计的新方法。通过在距离多普勒图像中自适应提取若干目标特征点,对其建立时变自回归模型（time varying autoregressive, TVAR）。利用多项式拟合极点的多普勒历程,解算有效转动速度与残余相位误差系数。该方法不仅能可靠实现方位定标,残余的相位误差补偿可进一步提高图像的聚焦性能。仿真和实测数据实验验证了所提方法的有效性。     

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.     

强杂波下含旋转部件的目标成像及微多普勒提取

目标结构中的旋转部件引起的雷达回波信号的附加频率调制称为微多普勒现象,其反映了目标独一无二的结构特征,同时也给目标主体的成像带来了污染.提出了一种强地杂波背景下含旋转部件目标成像及微多普勒信号提取的方法.在对目标回波解线调时,采用一次相消技术剔除地杂波,获得清晰的目标谱图;再对谱图进行处理,分离目标主体信息和微多普勒信息,实现目标主体的清晰成像;对微多普勒信息进行分析还可以获取目标的一些微动特征.最后的仿真实验验证了该方法的有效性.     

海杂波对ISAR成像的影响

针对逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)对舰船成像时实际回波中存在海杂波的现象,提出了不同参数下海杂波对ISAR成像影响的分析方法.在利用球不变随机过程(spherically invariant random process,SIRP)方法仿真出时空相关的二维K分布海杂波后,将其以一定信杂比(signal-to-clutter ratio,SCR)加入到目标回波信号中仿真出实际回波信号,利用图像熵和相关系数方法分析了海杂波形状参数的大小对ISAR像聚焦的影响;利用多普勒扩展方法分析了海杂波多普勒频移参数对ISAR多普勒频谱的影响;利用互相关法分析了不同SCR下海杂波空间相关对ISAR运动补偿的影响.仿真实验证明了分析结果的有效性.     

基于微动调制的InSAR有源干扰方法

鉴于微动调制能够有效地对合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）进行干扰,研究基于微动调制干涉合成孔径雷达（interferometric synthetic aperture radar, InSAR）有源干扰方法。基于InSAR信号模型研究了微动调制干扰对InSAR的干扰原理,进一步分析了干扰效果与关键干扰参数之间的关系,并利用仿真进行了验证。研究表明,该干扰方法能够在InSAR图像中形成沿方位向分布的形似“连续的栅栏”或“离散的栅栏”的多假目标,“栅栏”的间隔和长度由微动调制参数决定,“栅栏”的高度由干扰机的高度和发射功率共同决定。     

联合时频技术用于ISAR像综述

由于雷达回波的时变和频变特性,使得当基于FFT处理进行ISAR成像时,图像上存在许多扩展散射点和虚假响应,严重影响了图像质量,并对ISAR像的后续处理带来困难。而联合时频技术由于能有效处理时变信号,因而在提取ISAR运动补偿信息、瞬时(瞬频)成像、ISAR像后续处理及理解ISAR成像机理等方面有许多成功的应用,本文对此进行了较为系统的总结。     

基于Beta过程的高分辨ISAR成像

对于高信噪比、完整回波、目标平稳运动等理想观测环境,现有成像技术已经较为成熟,可以获得聚焦良好的高分辨逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)像。但在实际中的方位回波缺损与低信噪比观测情况下,随机相位误差等因素会降低现有成像算法的性能甚至使其失效。本文首先建立了ISAR稀疏观测模型,并基于稀疏贝叶斯学习理论,通过引入Beta过程非参数先验构建层级概率模型,进而交替利用Gibbs采样及最大似然方法对ISAR像及随机相位误差进行估计。实验结果表明,所提方法在低信噪比、回波缺损等复杂观测环境下能够获得聚焦良好的ISAR图像。     

基于APES的超分辨广域成像算法

多普勒波束锐化(Doppler beam sharpening, DBS)技术可以快速地对广阔地面场景进行成像,但存在成像分辨率不高的问题。简单介绍了DBS的成像原理,建立了方位向超分辨的信号模型,并在此基础上提出一种新的超分辨广域成像算法。该算法将脉压后的回波信号建模为一系列不同多普勒频率散射点的叠加,利用幅度相位估计(amplitude and phase estimation, APES)方法对脉压后的数据进行多普勒分析,进行方位向的成像。仿真结果与实测数据表明,所提算法可以获得清晰的广域超分辨图像。     

基于相干Doppler干涉的微动目标宽带成像方法

二维像是雷达目标最重要的特征之一,它反映了目标的几何形状、散射结构等特性。在目标存在微动的情况下,即使目标散射中心不发生越距离单元走动,微动带来宽带回波的非线性相位也会导致方位向的散焦。针对这一问题,提出了基于相干多普勒干涉的微动目标宽带雷达成像算法,其核心思想是在对强散射中心所在的距离单元进行相干多普勒干涉成像的基础上,再进行目标二维像重构。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

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。     

数目可调型ISAR图像欺骗干扰技术研究

将间歇采样转发处理和散射波干扰方法相结合,提出了一种针对逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)的虚假目标图像数目可调型欺骗干扰方法。推导并对比了雷达目标回波和散射波干扰信号在目标二维ISAR图像重构时的差异,分析了散射波干扰后虚假图像的旋转现象;结合解线频调处理,分析了间歇采样占空比、采样周期对干扰效果的影响,得到了虚假图像数目与成像场景大小、采样周期之间的约束关系,从而实现虚假目标图像数目可调。数字仿真和实测数据实验均证明了该方法的有效性。