基于小波变换与NLTV的稀疏孔径ISAR成像

针对稀疏孔径逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题,提出一种结合小波变换与非局部总变差(NLTV)的稀疏孔径ISAR正则化成像框架,给出了成像模型并推导了模型的优化求解方法．该方法通过对目标图像进行小波分解,并分别对低频分量和高频分量进行NLTV和l0范数正则化约束,在确保成像结果稀疏性的基础上更好保护图像的结构和轮廓特征．仿真和实测数据分析结果表明：所提方法在ISAR孔径数据缺失严重的情况下仍具有良好的成像性能．     

水下爆炸载荷下小型目标变形及冲击损伤试验

采用双腔内部填沙圆柱壳体(硬模型)模拟含内部装填物的水下实体结构,对圆柱壳体在水中受球形三硝基甲苯（TNT）炸药产生的冲击载荷作用下的动力响应过程及其冲击破坏进行研究.对不同装药量、爆炸距离和爆炸方位下的内部填沙圆柱壳体目标与空壳目标（软模型）进行了爆炸冲击试验,并将内部填沙圆柱壳体与空壳圆柱壳体在相同爆炸条件下的试验结果进行比较.结果表明,相同爆炸条件下,填沙圆柱壳体比空壳圆柱壳体抗爆能力强,填沙圆柱壳体模型的冲击破坏主要集中于仪器舱段,装药舱段很难破坏,空壳圆柱壳体的冲击破坏主要发生在较薄的主舱段,表现为壳体表面轴向撕裂.     

频率扫描阵列的ISAR成像技术

逆合成孔径雷达（ISAR）需要发射宽带信号,在与频率扫描阵列联合应用时,由于频率扫描阵列各阵元间馈线产生的相位差不能匹配发射或者接收信号频率的变化,因此该阵列在进行ISAR成像时对信号瞬时带宽有较大的约束。针对上述问题,论文将频率分集成像技术应用在频率扫描阵列上,通过不同时刻发射不同频率单频信号合成宽带,并且频率变化适用于频率扫描阵列的波束指向调节。该方法既能形成波束指向目标,又可以克服频率扫描阵列发射宽带信号时的限制,完成ISAR二维成像。在建立该方法的基础上,还针对阵列参数与目标航迹参数等对成像的影响进行了分析。结果表明,所提的频率分集ISAR成像技术,可在频率扫描阵列上实现对运动目标的二维成像。     

基于参数化稀疏表征高速目标ISAR成像方法

针对高速运动目标逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题,提出一种基于参数化稀疏表征的高速目标ISAR成像方法.首先,对高速运动目标回波信号特点进行分析,构造包含目标未知速度的参数化感知矩阵,建立回波信号稀疏模型.其次,采用自适应寻优算法,同时获得优化的感知矩阵及目标运动速度,基于压缩感知理论,在稀疏采样条件下重构目标ISAR像.相较于已有方法,所提方法可避免ISAR成像中复杂的运动补偿处理,并具有较低的运算复杂度和较好的鲁棒性.仿真实验验证了理论分析与所提成像方法的正确性和有效性.     

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。     

基于多重测量矢量的含旋转部件目标ISAR成像方法

针对逆合成孔径雷达(ISAR)中含旋转部件目标成像问题,提出了一种基于多重测量矢量和压缩感知(CS)的含旋转部件目标ISAR成像方法。通过分析目标主体信号和旋转部件信号的多普勒差异,建立目标主体信号在方位向的多重测量矢量(MMV)模型。由于主体信号在方位向具有固定支撑集,而旋转部件信号在此支撑集上不具有稀疏性,因此,利用MMV模型进行信号重建后即可获得目标的主体ISAR像。在此基础上,再利用逆Radon变换得到旋转部件的ISAR像。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于二维CP-GTD模型的全极化ISAR超分辨成像

针对全极化ISAR成像雷达体制,建立了能够精确描述雷达目标高频电磁极化散射机理的二维相干极化GTD(CP-GTD)模型,提出了基于二维CP-GTD模型的全极化ISAR超分辨成像方法,并在此基础上实现了全极化ISAR散射中心特征提取,从根本上解决了现有方法难以提取散射中心的相干极化信息的难题.与已有方法相比,二维CP-GTD方法的突出优点在于建立了更精确的散射模型,能够准确估计散射中心的相干散射矩阵;此外全极化信息的利用,使得它还具有超分辨成像效果更好、估计精度更高、计算效率更高等优点.通过对实验结果进行非相干性及相干性指标评估分析,验证了二维CP-GTD模型的优越性.     

ISAR基带干扰系统设计与实现

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像干扰中,采用数字图像合成(DIS)技术的假目标欺骗干扰是一种重要的干扰样式。针对多个散射点图像模板的ISAR成像干扰中的干扰信号频率不十分精确和硬件实现较复杂的问题,采用改进的基于直接数字式频率合成器(DDS)的DIS方法,设计了一种ISAR成像基带干扰系统。该方法通过计算模板散射点延时、多普勒频移、散射强度等信息,生成基带干扰信号,然后作用到雷达信号上,最终达到ISAR成像干扰的效果。该ISAR成像基带干扰系统在Xilinx的Virtex-7系列现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现。测试结果表明,该系统设计正确,能够实现ISAR成像干扰,而且生成的干扰信号频率准确,硬件实现复杂度低。     

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。     

逆合成孔径雷达的成像技术研究

针对逆合成孔径雷达(ISAR)在成像上遇到的由于一维距离像随机平移造成成像效果变坏的问题,通过分析得出增加横向分辨率能够提高ISAR图像的信噪比这一结论,从而可以把随机平移对成像的影响视为噪声干扰,提高横向分辨率可以降低运动补偿精度要求的同时,还可以在做运动补偿成像后使目标像达到一定效果的情况下,放松对ISAR信号信噪比的要求。结果表明上述方法可行。     

一种基于正交脉冲分集的ISAR欺骗干扰消除与识别方法

延时转发欺骗性干扰是针对逆合成孔径雷达(ISAR)成像的一种重要干扰方法,为了对抗干扰产生的假目标,提出一种基于正交脉冲分集的ISAR欺骗干扰识别与消除方法。首先建立了逆合成孔径雷达干扰信号模型,研究并给出了针对此干扰的正交脉冲设计应当满足的约束条件,通过设计一组半正交化的脉冲实现了对于延迟转发欺骗干扰的消除与识别。该方法通过对逆合成孔径雷达波形的正交化设计,可以检测并消除延时转发干扰产生的假目标,实现相应的逆合成孔径雷达抗干扰。最后通过仿真实验在20 dB的干信比条件下,产生了0.3倍峰值的旁瓣波形,并成功得到ISAR图像。同时在5 dB以上的高信噪比条件下,将文中方法与已有方法进行对比,ISAR图像的峰值信噪比提升了约5 dB,验证了所提方法的有效性。     

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.     

基于孔径分割的相控阵雷达认知成像调度算法

在相控阵雷达资源调度研究领域,关于时间资源的分配已较为成熟,然而对于孔径资源的分配方面尚有待深入研究。针对相控阵雷达成像任务的调度问题,提出了一种基于孔径分割的多目标认知成像调度算法。首先对目标的回波特征进行认知,计算出目标成像所需占用的时间资源、孔径资源及综合威胁度;然后根据反馈信息,对多个成像任务进行合理调度;最后利用基于压缩感知的稀疏孔径ISAR成像方法对各个目标进行成像,实现多个任务在孔径上并行,在时间上交替执行。仿真实验表明,在保证成像质量的前提下,基于孔径分割的自适应调度算法能够提高成像任务的调度成功率与雷达系统的资源利用率。     

基于改进包络相关法的ISAR成像包络对齐

针对现有包络对齐方法存在对齐精度较低的缺点,该文在包络相关法的基础上,利用Fourier变换的频域移位性质,提出了改进的包络相关法.该方法在常规包络相关法的基础上进行几次迭代,显著地提高了包络对齐的精度.仿真数据和外场实测数据的处理结果都表明,该文方法能显著改善逆合成孔径雷达(ISAR)的成像质量,且运算量增加不多.     

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.     

逆合成孔径雷达目标等效旋转中心估计

在大的目标观测视角下,为抑制散射中心的越分辨单元徙动影响,获得高质量的逆合成孔径雷达(ISAR)目标成像结果,不仅需要目标的相对转动信息,而且需要估计其等效旋转中心。该文通过等分目标回波获取2幅距离-D opp ler图像,并在图像域跟踪3个散射中心的位置变化信息,提出了一种目标转速和等效旋转中心联合估计方法。同时,分析了若干影响该方法性能的因素,为方法的正确实施提供了指导。数值仿真实验表明了等效旋转中心估计的必要性和本方法的有效性。     

基于脉冲交错的ISAR成像雷达资源自适应调度算法

针对多功能相控阵雷达成像任务的调度问题,提出了一种基于脉冲交错的成像雷达资源调度算法。该方法首先根据目标特征认知结果计算稀疏孔径ISAR成像所需的雷达资源,在此基础上,建立合理的脉冲交错驻留的资源调度模型,在时间与能量资源双重约束下对雷达资源进行合理分配,优化脉冲交错实现方法,并提出了平均交错度(AID)作为衡量雷达成像任务资源调度的性能指标,最后采用基于压缩感知的稀疏孔径ISAR成像方法对不同目标分别成像,在满足目标期望成像分辨率的前提下,显著提高雷达资源利用率。仿真实验验证了该算法的可行性。     

机动目标的时频变换ISAR成像仿真

针对机动飞行目标的成像难点,实施了基于时频变换的逆合成孔径雷达(ISAR)成像处理方案.与传统的点目标模型的回波模拟方法不同,该方案采用全波数值方法计算目标在飞行过程中瞬时位置、姿态下的散射场数据,再依据延时顺序将离散时刻的散射场数据叠加,最终获得雷达的回波数据.数值仿真结果验证了该方案的可行性.     

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.