递推最小二乘算法在新型无源探测系统中的应用

针对新型无源探测系统的要求,在原有最小二乘算法的基础上,为缩短定位时间,减少运算量,提出了递推最小二乘算法。同时引入自适应卡尔曼滤波算法对原始定位结果进行了处理。多次计算机仿真结果表明该算法有效地提高了定位的实时性、可靠性和定位精度,能够满足新型无源探测系统的技术要求。     

基于局部频率估计和有限元的相位展开方法

针对干涉数据质量不同的区域采取不同的展开策略,在最小二乘意义下利用有限元方法最小化不同的代价函数来实现。引入局部频率估计解决了相位展开的"坡度欠估计"问题,使用有限元方法利用了其可以适应任意不规则区域求解的特性。仿真和实测数据处理结果验证了本文方法的有效性,且与其它方法相比具有较高的精度。     

改进的多基线相位解缠绕CANOPUS算法

中国余数定理(Chinese remainder theorem,CRT)方法是多基线相位解缠绕技术的一个基本方法,但是其较差的噪声鲁棒性问题限制了该方法在多基线相位解缠绕中的应用,然而基于聚类分析的多基线相位解缠绕技术能够克服传统的CRT算法噪声鲁棒性差的问题,本文根据CANOPUS算法中的聚类方法,提出用L-∞-norm的距离测度定义两点之间的距离,从而减少特小类的产生和降低噪点数,进而提高聚类分析的精度,并且改进CANOPUS算法的算法流程以提高聚类分析算法的执行效率,进而大幅度降低聚类分析的运算时间。通过用仿真数据和实测数据验证可得,本文提出的改进聚类方法的聚类分析精度和算法执行效率更高,有效性通过实测数据实验得到了验证。     

TOA模式下TLS辅助泰勒级数展开的蜂窝定位新算法

提出了一种到达时间(time of arrival, TOA)模式下总体最小二乘(total least square, TLS)辅助泰勒级数展开的蜂窝定位新算法。该算法针对泰勒级数展开对初始迭代参考点依赖性强的问题,综合考虑观测量误差和观测站位置误差,利用TLS估计初始参考点,然后在估计值处对观测方程组实施泰勒级数展开,并使用加权最小二乘进行多次迭代运算,实现对移动终端的高精度定位。仿真结果表明,该算法在平均迭代次数和定位精度方面具有接近基于真实位置的泰勒级数展开算法的性能,并且在不同的几何精度因子(geometrical dilution of precision, GDOP)下,均具备良好的抗观测量误差和观测站位置误差的特性。     

TSP理论在二维相位解缠的应用

干涉合成孔径雷达（interference synthetic aperture radar, InSAR）是根据两幅合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像对应像素点之间的绝对相位差所反映的距离差来获得目标高度的,但由干涉孔径雷达相位图像的相位差被限制在(-π,π］之间,因此模糊相位的展开是干涉合成孔径雷达信号处理的关键步骤之一。但由于噪声、欠采样等因素的影响,精确的相位展开变得非常困难,而路径跟踪法是一种重要的相位解缠方法,〖JP3〗在路径跟踪法中,建立枝切线的长度越短解缠效果最好,因此如何建立枝切线十分重要,本文利用旅行商问题中求解最短路径的方法,提出一种利用改进的遗传算法建立连接正负残差点的最短枝切线,可以有效地避免在解缠过程中“孤岛现象”出现。     

机动运动辐射源的单站无源定位自适应算法

利用目标到达角(DOA)和到达时间(TOA)作为测量数据,采用最优加权最小二乘估计和基于机动加速度的非零均值时间相关模型的自适应卡尔曼滤波算法,通过加速度方差对滤波增益的修正,完成机动加速度方差自适应算法,实现了对机动目标进行单站无源定位与跟踪的方法.计算机仿真验证了算法的有效性和可行性,证明该方法在无源定位系统中有一定的参考价值.     

基于MN-MEA算法的无人机载SAR相位误差补偿处理

无人机载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR),在成像中更容易受到运动误差的干扰,造成图像质量下降。利用三维空间坐标系的斜距方程分离,可以为无人机载SAR成像提供更多的信息,但该方法并未考虑无人机载SAR成像中的运动误差补偿问题。针对无人机载机动SAR成像的相位误差补偿问题,进行相关研究。结合子图像划分,提出了基于迭代分块处理和误差相位初值模型的改进牛顿最小熵(modified Newton minimum entropy, MN-MEA)相位误差补偿算法,进一步校正了残余空变性误差和运动误差,改善成像质量。     

基于MN-MEA算法的无人机载SAR相位误差补偿处理

无人机载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR),在成像中更容易受到运动误差的干扰,造成图像质量下降。利用三维空间坐标系的斜距方程分离,可以为无人机载SAR成像提供更多的信息,但该方法并未考虑无人机载SAR成像中的运动误差补偿问题。针对无人机载机动SAR成像的相位误差补偿问题,进行相关研究。结合子图像划分,提出了基于迭代分块处理和误差相位初值模型的改进牛顿最小熵(modified Newton minimum entropy, MN-MEA)相位误差补偿算法,进一步校正了残余空变性误差和运动误差,改善成像质量。     

基于最小不连续的分块相位解缠算法

相位解缠是干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)和干涉合成孔径声纳(interferometric synthetic aperture sonar, InSAS)数据处理中极其关键的步骤。针对大块干涉图的解缠效率低下的问题,提出了一种基于最小不连续的分块相位解缠方法。首先根据干涉相位图计算相位质量图,并按照质量阈值将干涉相位图分成高、低质量区域|然后将大块干涉图分成规则小块干涉图,采用带权重的最小不连续相位解缠算法同时对小块干涉图进行相位求解|最后在不同子数据解缠相位块的高、低质量区域之间进行最小不连续优化,求解最终解缠相位,并以并行编程标准OpenMP为基础对分块解缠算法进行了并行化。通过对InSAR和InSAS干涉图的解缠实验验证了分块相位解缠算法的正确性和高效性。     

基于边缘检测的干涉SAR解相位模糊方法

相位解模糊是干涉合成孔径雷达三维成像的关键技术。基于边缘检测算法确定干涉图中干涉纹的位置来实现干涉相位的解模糊。为了提高干涉纹的检测精度 ,将纹线检测和纹线跟踪相结合 ,并采用了中值滤波和相对平均灰度梯度法进一步减小噪声。该方法具有无积累误差且稳定性好的优点。利用三峡地区的L波段SIR C并行轨道数据 ,运用上述方法实现了相位解模糊 ,获得了比较满意的相位展开图     

星载干涉SAR阴影及叠掩区域相位重构方法

针对星载干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)定位过程中的问题,分析了星载InSAR阴影区域干涉相位图的相位特点,结论为在距离向上阴影区域两个临界端点处的相位差很小。在该结论的基础上给出了阴影区域的相位重构方法,该方法有效解决了阴影区域相位在解缠时不能传递正确的缠绕周期。建立了InSAR叠掩区域相位模型,推导了叠掩区域的相位特性,并针对该特性给出了叠掩区域的相位重构方法。仿真结果表明了阴影和叠掩区域相位重构方法的有效性和实用性。     

合成孔径雷达景象匹配中制导导弹定位

研究了合成孔径雷达景象匹配中制导中的导弹定位问题。部分孔径成像是景象匹配中制导合成孔径雷达有效的成像模式,为便于利用多匹配点定位,提出了聚焦多普勒波束锐化成像方法。建立了基于匹配点距离差和多普勒差,并考虑了高度、速度和匹配点位置测量误差的定位模型。推导了位置估计的克拉美-罗下限（Cramer-Rao lower bound, CRLB）。提出了一种基于最小二乘的闭式求解算法。理论分析表明,在一定近似条件下,这一算法的估计精度到达CRLB。仿真分析了各种误差因素对CRLB的影响,验证了算法的理论分析结果及其有效性。     

斜视情况下的分布式卫星

基于分布式卫星编队合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)实现对地干涉测量存在斜视的情况,分析了斜视角对分布式卫星干涉合成孔径雷达(interferometic SAR, InSAR)地面数据处理的影响,并在此基础上提出通过偏置成像多普勒中心和对成像结果进行线性相位补偿,能够有效减小甚至消除此影响,进而提高数字高程模型的精度。这种方法具有简单和高效的优点。最后,计算机仿真结果验证了本文分析的正确性和方法的有效性。     

基于顺轨-交轨InSAR技术的运动舰船目标三维成像

利用顺轨和交轨干涉SAR技术,研究了海面运动舰船目标三维成像问题.完整地介绍了距离徙动校正和二维图像配准方法,提出了将时频分析成像方法和干涉技术相结合的处理思路,利用时频分析方法可以获得三个天线在任意方位时间tk处的目标图像,将任意方位时刻tk处的二维复图像进行干涉处理,由干涉相位计算运动目标散射点的三维空间坐标,实现运动舰船目标三维成像.运动舰船目标的三维图像仿真处理结果,表明了该方法的有效性.     

一种基于相位对消的转角估计新方法

逆合成孔径雷达成像中,为校正散射点越多普勒单元走动和方位向定标,需要对目标转角进行估计。在详细分析雷达目标回波相位特性的基础上,提出一种基于相位对消的转角估计方法。该算法通过对消回波的相位一次项后,对回波相位二次项系数进行估计,从而根据二次项系数与转角的关系获得转角估计值。同时,考虑到回波能量在成像平面的分布特点,采用加权最小二乘法对估计结果进行拟合。与现有方法相比较,新方法在稳健性和实时性上有较大改进。仿真数据和暗室数据的成像结果证明了该方法的有效性。     

调频连续波弹载SAR成像方法

调频连续波(frequency-modulated continuous-wave, FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有体积小、重量轻、峰值功率低等优点,因此FMCW-SAR在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲下降阶段的弹载SAR成像,建立了FMCW-SAR回波信号模型;通过分析可知,与常规机载FMCW-SAR不同,弹载条件下雷达平台相对较高的运动速度给差频输出信号引入特有的剩余二次相位,影响距离向的聚焦;针对该问题,提出了一种子孔径成像处理方法,通过在二维频域构造相应的剩余二次相位补偿函数,较好地改善了距离向的聚焦质量和成像效果。成像处理不涉及插值,所有操作均由快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)和相位点乘构成,运算效率较高。最后的点目标成像仿真实验验证了该方法的有效性。     

用于干涉合成孔径雷达的地形适应K-均值滤波器

研究了干涉合成孔径雷达干涉图的自适应相位降噪滤波问题。由于原有的基于局部统计特性的自适应滤波方法使用固定窗口长度,滤波对干涉条纹中的高频分量有较大损失,因此将K 均值自适应滤波方法运用于干涉图,提出了一种新的地形适应的K均值自适应滤波方法,新方法结合K均值滤波窗口尺寸以当前区域自身的方差为调节的优点,又针对干涉图相位方差的特点,区分噪声因素和地形变化对相位方差产生的不同影响,在抑制噪声的同时,保持了干涉条纹密集区的信息特征,具有更好的滤波效果。     

ISAR目标多普勒偏置效应分析与补偿

采用相位梯度自聚焦算法对非合作目标进行高分辨逆合成孔径雷达聚焦成像的处理过程中,回波多普勒偏置效应将严重影响后续转动补偿的效果,妨碍成像聚焦质量的提升。从相位梯度自聚焦算法的原理出发,阐释了多普勒偏置效应产生的原因。进而,分析了多普勒偏置效应对散射中心距离徙动补偿的影响。最后,提出了一种基于图像质量评价的多普勒偏置效应估计与补偿算法,并通过数值仿真分析和实测数据处理实验验证了本文分析结果的正确性。