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。     

超低噪声的三毫米波LFMCW雷达接收机

讨论了一种超低噪声的三毫米波ＬＦＭＣＷ 雷达接收机的设计和实现,提出并实现了线性调频连续波雷达差拍信号的频域动态范围压缩技术,降低了雷达系统对Ａ／Ｄ变换器动态范围的要求。实验结果表明,该接收机具有超低噪声、高增益和好的频率响应特性,可满足三毫米波ＬＦＭＣＷ 雷达系统应用的需要     

Constrained-MUSIC算法在高频地波舰载超视距雷达中的应用

在舰载超视距雷达检测时 ,由于载舰运动所造成的一阶海波谱展宽 ,遮蔽了舰船目标 ,造成目标检测的困难 ,采用空域超分辨处理 ,将目标与展宽的一阶海波谱分开是非常可行的。Constrained -MUSIC算法的分辨性能不受相干目标的影响 ,且在舰载超视距雷达中 ,由于展宽的一阶海杂波谱相应的空间方位是可计算出的 ,Con strained-MUSIC算法可以充分利用这一已知的方位信息 ,将与一阶海浪谱同频 ,但处于不同空间方位的船目标分辨出来 ,有效地实现了高频地波舰载超视距雷达检测下的空域超分辨处理 ,对在舰载雷达情形下有效地进行目标检测提供了一个良好的距离 -速度 -方位分辨后的三维检测背景平台     

时—频信号分析与雷达的多目标分辨

对于编队飞行的目标，由于它们之间的间距很小，常规雷达无法直接从距离和方位上区别目标。但利用目标回波多普勒频率的差别是有可能分辨目标的，这—般需要较长的相关处理时间。在这期间，目标本身的多普勒频率又是变化着的。本文分析了编队飞行目标多普勒频率的变化规律，指出多普勒回波信号的变化可以用线性调频（ＬＦＭ）信号模型来表示。本文提出了用时－频分析的方法来分辨编队目标，并用短时付氏变换（ＳＴＦＴ），Ｗｉｇｎｅｒ分布（ＷＤ）以及我们提出的自适应谱图（ＡＤＳＰ）方法对实测的雷达数据进行了分析。实验结果表明，自适应谱图具有与Ｗｉｇｎｅｒ分布相近的自分量信号分辨能力而没有其交叉项。它在噪声背景下的分辨性能大大优于Ｗｉｇｎｅｒ分布和短时付氏变换，因而是一种有效的多目标分辨方法。     

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。     

高斯背景下距离扩展目标的恒虚警率检测

对宽带高分辨率雷达(HRR)中的距离扩展目标进行检测,若还采用分辨雷达的检测方案,目标回波的全部能量得不到充分利用,会影响雷达的检测性能。提出了一类基于二进制积累的距离扩展目标检测算法,推导出了它们的平均虚警概率和平均检测概率的数学解析式,并进行了性能分析和比较。这些方法较常规低分辨雷达方法可获得目标信噪比8个多分贝的性能改善,且这些次优积累的高分辨雷达距离扩展目标检测方法具有易于工程实现的优点。     

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。     

高扫频重复频率FMICW信号的相关处理方法研究

设计同时探测海面舰船目标和海上高速飞行目标的高频地波雷达信号体制是高频地波雷达实现海空兼容探测的关键。本文分析了高扫频重复频率的确定截断ＦＭＣＷ信号在去斜率方式下处理高速运动目标时产生较高的距离旁瓣的主要原因。针对这一问题首次提出了地波超视距雷达探测海上高速运动目标的ＨＳＲＦＦＭＩＣＷ信号的相关运算处理方法。仿真结果证明了这种方法的有效性。本研究为进一步完善地波超视距雷达探测的功能提供了新的方法。     

带限条件下雷达信号的超分辨处理方法

雷达的距离分辨率与发射信号的带宽成反比 ,要获得大的距离分辨率 ,必须发射宽带雷达信号。事实上 ,在雷达发射波形设计时 ,考虑到雷达的总体性能指标和工程上的可实现性 ,发射信号带宽是受限的。如何在有限带宽情况下提高距离分辨率是一个值得解决的技术难题。针对脉间频率步进雷达回波信号的特性 ,采用MUSIC(multiplesignalclassification)算法 ,实现了带限条件下雷达信号的超分辨处理 ,进一步提高了脉间频率步进雷达的距离分辨率。仿真实验证明了结果的正确性。     

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。     

用于雷达方位超分辨的范数正则化方法

方位超分辨是国内外雷达界长期以来持续探索的一项技术难题,针对求解过程中所遇到的病态性,本文深入研究了范数正则化方法。利用L₂范数正则化方法对方位超分辨模型进行求解,针对L₂范数正则化方法的不足并考虑到目标信号的稀疏性质,建立了L₁范数正则化模型。为提高求解的计算效率,将其转化为半定规划模型,用预测校正原对偶路径跟踪法进行求解。针对不同信噪比情况进行了计算机仿真,初步结果表明,两种方法都能用于雷达方位超分辨,且在相同条件下L₁范数正则化方法分辨性能更好,具有较强的噪声适应能力,在信噪比低至0 dB时,分辨力提高1.7倍。     

基于谱函数二阶导数的波达方向估计算法

针对传统多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法在低信噪比(signal noise ratio, SNR)、小快拍数或是信号源相近等复杂信号环境下分辨率严重下降这一问题,提出了一种改进的MUSIC算法。通过对空间谱函数求二阶导数,可以在波达方向(direction of arrival, DOA)附近形成尖锐的负向谱峰。计算机仿真试验表明,与传统MUSIC算法相比,新方法在低SNR、小快拍数下对空间分布很近的信号有更好的分辨率。     

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。     

加权快速聚类距离解模糊算法

距离模糊是雷达系统中重频工作模式下必须考虑的问题,而多重频技术是解距离模糊常见的信号波形设计方案。一维聚类算法可根据雷达不同重频的测量视在距离稳健地求解目标不模糊距离,但一维聚类算法在排序效率和根据测距信噪比估计目标不模糊距离性能两方面存在不足。加权快速聚类距离解模糊算法首先提出快速聚类算法提高解模糊时的排序效率,继而采用加权方式提高目标不模糊距离的估计性能。快速聚类算法的仿真试验结果表明快速聚类算法解距离模糊是一种实用的快速解距离模糊算法。     

基于矩阵束的多波段雷达信号高精度融合成像算法

多波段信号融合技术在信号层将多个不同子带融合成一个大带宽信号,因而能够有效提高雷达图像距离分辨率。目前,基于全极点模型的融合技术主要采用root-MUSIC(multiple signal classification)及其改进算法实现极点的估计,在较弱的噪声条件下这种方法得到了不错的融合效果。然而在低信噪比条件下root-MUSIC算法容易受到噪声干扰而难以实现正确极点获取,进而极大影响到最终信号融合效果。为减小噪声影响,提出用矩阵束算法实现多波段信号极点估计,在此基础上通过不同子带对应极点间的相位关系估计出相干参数,同时对融合结果以信号差的2范数最小为准则进行迭代,以减小融合信号的误差。最后采用加权寻优的方式进一步提高了信号的融合精度。仿真实验结果表明,提出的方法有效提高了低信噪比条件下的多波段信号融合效果。     

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。     

伪波束域四阶累积量切片高分辨方位估计法

在低信噪比或空间非白噪声情况下,基于信号二阶统计量的高分辨方法,性能变差较快。在基于四阶累积量切片MUSIC方法的基础上,结合波束域高分辨方法的思想,提出了一种四阶累积量切片伪波束域高分辨方位估计方法。分析表明,高阶累积量的运用有效抑制了空间高斯白噪声和有色噪声;波束域方法的运用有效滤除了部分空间噪声,增强了方法的稳健性。仿真结果表明,相比基于四阶累积量切片的MUSIC方法,所提出的方法在高斯白噪声和有色噪声中,有效提高了低信噪比情况下的方位估计精度,降低了目标的分辨门限。