远程高速目标高分辨距离成像新方法

文中提出了一种基于步进频率信号的高分辨距离成像方法,能够同时获得远程高速目标的无模糊距离和无模糊速度,并实现其高分辨距离成像。根据步进频率信号的运动目标回波模型呈现多分量LFM信号的特点,采用时域解线性调频算法对回波进行多普勒处理,以在很大的测量范围内获得无模糊的速度。对回波信号进行运动补偿,从而获得远程高速目标的一维高分辨距离像。     

基于Stretch处理的毫米波调频步进雷达信号处理技术研究

研究了毫米波调频步进雷达Stretch(去斜率)处理中快速傅里叶变换(FFT)点数和采样间隔的选择原则。针对大带宽信号对大距离窗口的观测,提出了基于二维FFT的调频步进雷达高分辨距离像合成方法,考虑到对目标运动的敏感性问题,提出了基于帧间脉冲多普勒的速度补偿方法。利用较少的子脉冲和较低的系统采样率,该方法可实现大带宽信号对大距离窗口内静止和运动目标的观测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

高速运动目标的频域合成带宽方法

为了利用线性调频步进雷达获得高速运动目标的高分辨距离像,提出了基于高速运动模型的频域合成带宽方法.该方法根据运动目标雷达回波的精确模型建立运动补偿因子,并在时域将回波信号与频域频谱搬移的误差频率混频,以消除频域频谱搬移误差的影响.与传统的基于低速运动模型的合成带宽法相比,所提方法对高速运动目标回波补偿后不存在子脉冲频谱的初相补偿误差和失配误差,具有更高的补偿精度.针对高速运动目标的仿真结果表明,在采用海明窗加权的情况下,与基于低速运动模型的频域合成带宽法相比,所提方法得到的距离像没有出现栅瓣且副瓣电平在-42 dB以下.     

强地杂波背景下步进线性调频信号ISAR成像方法

在低空飞行目标的ISAR成像中,回波信号常被地杂波掩盖导致无法进一步处理,如何有效地剔除杂波一直是困扰人们的难题.相消处理是一种典型而又简单易行的杂波滤除方法,首先对相消处理展开了一定研究,相干信号经过相消处理,可以有效地滤除固定地物产生的杂波,为后续的成像处理提供有利数据.针对线性调频步进信号体制ISAR,对回波信号的相邻脉冲串使用同一拉伸延时量进行处理,然后运用相消技术滤除杂波,最后再进行成像.仿真结果表明,文中提出的成像方法鲁棒性较好,可以获得较好的成像结果,为强地杂波背景下运动目标的ISAR成像提供了一种有效途径.     

线性调频步进信号雷达目标微多普勒效应分析

线性调频步进信号的距离高分辨能力为目标的精细微多普勒特征提取奠定了基础,因而研究该信号体制雷达的微多普勒效应具有重要意义.在阐述线性调频步进信号成像原理的基础上,研究了线性调频步进信号体制下雷达目标微多普勒效应的产生原理,分析了距离像走动和卷绕的产生原因,并通过重点分析旋转和振动形式的微动引起的微多普勒效应,比较了其与线性调频信号体制下微多普勒效应的异同,得出了在满足距离像不卷绕条件下目标微动参数与谱图上正弦曲线参数之间的关系,为后续的微多普勒特征提取工作提供了理论基础.仿真计算验证了本文微多普勒效应理论分析的正确性.     

杂波下频率步进信号参数设计及处理算法研究

针对杂波环境下目标检测与成像问题,给出了频率步进信号参数设计的约束条件与优化准则,分析了帧间脉冲多普勒处理的测速性能,深入研究了在频域上进行杂波抑制、回波补偿及合成高分辨的处理方法. 基于实际的雷达系统参数进行了计算机仿真,结果表明该算法可有效提取杂波环境下的微弱运动目标信息,并合成了正确的一维高距离分辨像,且抗噪声性能好,运算量小,工程易实现.      

含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法

针对稀疏孔径条件下含旋转部件目标(ISAR)成像质量较差的问题，提出了一种基于子孔径Chirplet变换和压缩感知(CS)的含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法：首先，建立了含旋转部件目标的稀疏ISAR成像模型，推导了宽带雷达条件下含旋转部件目标的微多普勒效应，并分析了孔径的稀疏与微多普勒效应共存时对成像的影响；其次将回波信号投影到Chirplet变换基，利用目标主体回波信号和微动部件回波信号在Chirplet变换投影参数上的差异，有效剔除有效子孔径中的微多普勒调制信号;最后，采用基于正交匹配追踪(OMP)算法的CS方法对有效子孔径进行恢复成像，获得了含旋转部件目标的高质量成像结果。仿真实验表明，该方法可以有效消除微多普勒效应和孔径稀疏的干扰，并实现高质量的ISAR成像。     

基于匹配傅里叶变换的舰船目标成像算法

为解决逆合成孔径雷达(ISAR)对非合作、机动目标成像时的散焦问题,提出利用瞬时多普勒参数估计补偿相位的成像方法.分析舰船目标的回波特性及其偏航、俯仰、侧摆等转动分量引起的多普勒非线性变化,将回波近似为噪声和杂波背景下的多分量线性调频信号.比较二阶、二步两种匹配傅里叶变换的多普勒参数估计精度.蒙特卡罗实验验证.二步匹配傅里叶变换均具有更好的多普勒分辨力,估计误差较小.利用匹配傅里叶变换估计多普勒频率完成瞬时成像的方法,去除了传统算法中的严重散焦现象,提高了聚焦性能,可获得舰船目标在观测时间内的姿态变化.仿真实验及实测结果验证了该方法的有效性.     

基于FRFT距离压缩的高速目标ISAR成像

通过建立高速运动目标的ISAR全去斜回波模型,分析了传统DFT距离压缩处理中所存在的距离色散问题及其对成像的影响.然后针对高速目标回波是调频斜率相同的多分量LFM信号的特点,提出了基于分数阶Fourier变换的距离压缩处理方法,并讨论了最优旋转角估计的问题.最后结合GRECO软件产生的回波数据进行仿真,证明了该方法能有效解决高速运动目标距离压缩中存在的色散问题,提高ISAR成像质量.     

强海洋混响环境下的移动多目标检测方法

提出了基于同轴环形阵列的强混响环境下的移动多目标检测方法:通过对接收的线性调频信号进行模态分解以及传统的波束形成,得到特定方位的空间信息;之后采用分数阶傅里叶变换获得包含回波信号的多普勒偏移、距离和方位角的信息.所提方法利用目标回波信号与混响之间多普勒的不同来进行多目标的检测.仿真结果显示:与传统的方法相比,在没有任何先验信息的情况下,所提方法在较低的信混比和信噪比环境下仍然可以取得较高检测概率.     

基于U-net卷积神经网络的大转角ISAR成像方法

针对ISAR成像在大转角条件下产生严重的越距离单元徙动从而使得ISAR图像散焦的问题，提出一种基于U-net卷积神经网络的大转角ISAR成像方法。首先利用快速傅里叶变换对大转角条件下的回波数据进行预处理，得到散焦的ISAR复值图像作为训练样本，其次，根据ISAR成像特点对U net网络结构进行了改进，训练后得到具有良好聚焦能力的成像网络。仿真实验表明：与传统大转角ISAR成像方法相比，所提方法将ISAR图像的峰值旁瓣比降至-18 dB以下，具有更小的图像熵和最小均方误差，成像时间缩减至0.28 s左右，在低信噪比条件下仍可以实现ISAR图像的快速、准确重建。     

利用GPS反射信号监测植被生物量研究

针对传统植被生物量测量时空间分辨率较低等问题,研究了一种基于GPS卫星SNR信噪比植被生物量反演方法。将SNR数据进行多项式拟合得到直射分量并剔除,提取出SNR中的反射分量并分析振幅特征。根据植被与裸土情况下的振幅之比计算归一化振幅,与实测降雨量与有效反射区内的NDVI数据进行了对比,分析植被生物量变化趋势。结果表明：归一化振幅与实测数据具有较强的相关性,利用该方法监测植被生物量变化是可行的。该方法为高时空分辨率监测植被生物量提供了一种新的思路。     

逆合成孔径成像激光雷达系统设计

微波波段逆合成孔径雷达的成像分辨率受到发射信号带宽的限制,在对远距离目标、微小目标成像或提取目标精细微动特征时已不能提供足够高的距离分辨率.为解决这一问题,提出一种新体制雷达--逆合成孔径成像激光雷达,将逆合成孔径技术应用于激光波段,利用激光信号的极大带宽和极短波长实现对运动目标的超高分辨实时成像.分析了逆合成孔径成像激光雷达的高分辨原理,并结合激光信号和运动目标的特点,给出了雷达系统的初步设计方案.仿真实验证明:与利用微波信号成像的逆合成孔径雷达相比,逆合成孔径成像激光雷达能够实现对运动目标更快速、更高分辨的成像.     

基于二维稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于目标稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法.该方法利用精轨数据构建了保相波形延时字典,实现了距离维高分辨和平动补偿;利用旋转矢量分析方法计算了三轴稳定空间目标有效积累转角,结合高分辨距离像的稀疏特性,给出了一种适用于越距离单元徙动的方位维稀疏字典构建方法.仿真结果表明,构建的稀疏匹配字典正确反映了目标的姿态变化特性,解决了越距离单元徙动问题,结合距离维相干抑制显著提高了空间目标二维ISAR像的分辨能力.      

Improved compressed sensing for high-resolution ISAR image reconstruction

For inverse synthetic aperture radar （ISAR）, an ISAR signal in the crossrange direction has the characteristic of sparsity in the azimuth frequency domain. Due to this property, a Fourier basis is adopted as a kind of sparse basis, and high crossrange resolution imaging is achieved by using the compressed sensing （CS） method. However, the Fourier expanding for signal with finite length will result in energy leaking and spectrum widening. As a result, the Fourier basis cannot obtain the optimum sparse representation for signals of unknown frequencies in most cases. In this paper, we present an improved Fourier basis for sparse representation of the ISAR signal, which is constructed by frequency shift and weighting of the Fourier basis and available to obtain the robust recovery performance via CS. Simulation results show that the improved CS method outperforms conventional CS method that uses the Fourier basis.     

可控震源定向地震波合成方法仿真研究

 为了在可控震源地震勘探时,提高地震数据的信噪比和分辨率,根据相控震源原理,通过对单震源地震信号进行延时叠加,可以等效合成定向地震波信号,节省地震勘探成本。针对水平单层和多层模型,本文给出了采用单震源和单震源定向合成技术时各反射地震波的信噪比,仿真计算结果表明,单震源定向合成地震记录可以提高反射地震波信号的信噪比。通过对野外数据的定向照明合成进行信噪比改善的分析,基于单震源定向合成记录相对于单震源的信噪比平均提高了6.4041dB,有效地改善了地震勘探效果。     

一种基于均匀圆形阵的宽带相干信号二维波达方向估计方法

提出一种宽带相干信号方位角与仰角二维波达方向估计方法.该方法利用相干信号子空间法对带宽内各个频点的信号子空间进行聚焦,然后用均匀圆形阵建立数学模型,来进行二维波达方向的估计.仿真实验结果验证了方法的有效性.同时研究了信噪比,快拍数,相对带宽对方向估计误差的影响.此外,与现行的方法相比具有较小的计算复杂度.     

基于神经网络的地震剖面反褶积新方法

地震剖面的反褶积经常是地震勘探资料处理阶段的一个重要步骤，它是公认的提高剖面分辨率的有效方法．常规的反褶积方法已经很多，但如何在提高剖面分辨率的同时又有效地抑制噪声，提高剖面的信噪比，始终是困扰人们的问题．针对这一问题，提出了一种基于反馈神经网络及其衍生物（ＴＨ网络）的地震剖面反褶积方法．实验结果表明，本方法效果明显，尤其在地震剖面中存在一些相隔较远的反射层时有很好的效果，充分显示了神经网络方法处理地震剖面反褶积问题的有效性．     

基于块稀疏信号重构的高分辨率ISAR成像算法

为实现快速高分辨率逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像,充分利用目标的内在块稀疏结构信息,提出一种块平滑l_0范数稀疏重构ISAR成像算法.首先,将ISAR稀疏成像转化为块l_0范数的优化问题,采用一阶负指数函数趋近块l_0范数.其次,采用单循环步骤代替平滑l_0范数算法中的双循环结构,减小控制参数的间隔,实现对块稀疏信号的优化重构.该算法能够在块稀疏度未知时利用ISAR目标固有的内在结构特征进行高分辨率成像.仿真实验结果证实该算法的成像质量高且快于其它算法.     

基于ESPRIT的ULA波达方向估计改进算法

针对MUSIC(Multiple Signal Classification)算法和ESPRIT(Estimated Signal Parameters via Rotational -Invariance- Technique)算法不能有效估计相干信源波达方向的问题, 在修正MUSIC算法（Modified MUSIC）基础上, 通过引用变换矩阵, 在考虑阵列接收数据及其相应变换矩阵的自相关和互相关信息后, 结合总体最小二乘算法TLS-ESPRITS（Total Least-Squares ESPRIT）提出了能同时适应相干和非相干信号情况的波达方向估计的改进ESPRIT算法（IM-ESPRIT: Improved ESPRIT), 并在相干信号源来波角度间隔较小和低信噪比条件下, 同常规CC-ESPRIT(Cross ESPRIT)算法进行比较。结果表明, 当相干信源角度间隔为3°且信噪比为0时, 实现波达方向估计具有较好的估计精度和分辨率。