高速运动目标的瞬时距离-多普勒成像

首先建立高速运动目标宽带雷达回波模型,分析了高速运动对目标一维距离像的影响,针对其回波是调频斜率相同的多分量LFM信号的特点,提出利用自适应短时傅立叶变换的方法获得一维瞬时距离像,消除了高速运动目标距离压缩中的色散效应,经过运动补偿和横向分辨,最终获得目标清晰的二维像.和传统速度补偿方法相比,有效减小了运算量,仿真证明了该方法的有效性.     

基于运动补偿的机载MIMO-SAR高分辨成像算法

机载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以实现高分辨成像,但不可避免的存在运动误差补偿的问题。对多子带并发的机载MIMO-SAR系统进行研究,首先建立并分析了MIMO-SAR运动误差模型;然后提出了一种扩展的MIMO-SAR运动补偿距离徙动算法(RMA),通过改进的Stolt映射将距离徙动校正与方位向聚焦分开,并结合两步运动补偿技术对MIMO-SAR回波数据的运动误差进行校正,消除了运动误差带来的影响;最后在空频域对各子带信号进行带宽合成实现了距离向高分辨。用该算法对散射点目标和面目标进行了成像仿真,验证了其在处理带有运动误差的MIMO-SAR回波数据中的有效性。     

基于多通道补偿的毫米波雷达高速目标检测方法

目标检测是雷达的重要任务之一,利用长时间信号积累能有效提高低信噪比时的检测性能.对于高速运动目标,脉间回波存在相位差,及严重的距离走动现象,影响相参积累的效果.针对雷达系统高速运动目标检测的问题,提出一种基于多通道补偿的方法,提高毫米波雷达脉间相参积累性能.该方法将目标速度范围划分成若干区间,对每一区间设置一个补偿通道,各通道按对应速度区间的中值对输入信号进行走动校正及相位补偿,补偿后经过匹配滤波器输出;选取所有通道输出值的最大值,与预先设定的阈值的判决器进行比较,以确定有无目标.该方法与恒虚警检测结合,无需预先估计目标速度.用Matlab构造毫米波雷达发射与接收回波的模型,对接收信号进行多通道补偿高速目标检测进行了仿真.仿真结果表明,在毫米波雷达高速目标检测中,多通道补偿方法能有效的检测出微弱高速运动目标,与直接相参积累方法相比,可提高7dB的信噪比,增强毫米波雷达系统的检测性能.     

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Keystone变换的高速运动目标检测方法研究

高速运动目标脉间存在越距离单元走动,且多普勒频谱混叠,脉间相参积累困难.利用长时间的信号积累,来提高微弱高速运动目标在低信噪比下的检测性能理论上是一种有效方法,但积累时间长,使得目标回波越距离单元走动,相参积累更加困难.进行速度提前预估计的方法,能很好提高检测性能,但增加了技术难度,并且需要长的检测时间.本文研究一种改进的Keystone变换方法,该方法是通过计算不同模糊系数时的所有回波脉冲峰值位置的方差,记录下方差最小时的模糊系数,利用该模糊系数,结合运用SINC函数插值实现的变换方法.该变换方法不受目标回波积累时间的限制,无需预先估计目标速度,可同时实现解多普勒模糊和补偿距离走动.仿真结果表明,与进行匹配滤波后相参积累的方法相比,结合最小方差法和Keystone变换的方法,能有效补偿距离走动,去除多普勒模糊,有效提高了高速运动目标回波脉冲积累的信噪比,改善了雷达的检测性能.     

径向匀加速目标的长时间相参积累方法

长时间相参积累是数字阵列雷达等新体制雷达提高目标检测性能的主要途径之一,但必须有效补偿目标回波在长观测时间内跨距离单元、跨Doppler单元等效应。基于目标频域信号模型,该文提出了一种径向匀加速目标长时间相参积累方法。该方法在每个脉冲回波频域对目标跨距离单元、跨速度单元进行回波包络与Doppler相位的联合补偿,实现了对径向匀加速度目标回波的有效积累。该方法显著改善了雷达对径向加速目标的检测性能,具有补偿精度高、易于并行化等特点,适于工程实现。数值实验验证了该方法的有效性。     

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。     

锥扫LFMCW雷达信号处理方法的研究

基于线性调频连续波及圆锥扫描理论,研究锥扫线性调频连续波雷达信号处理方法.针对回波信号的特点,将频域法运用于锥扫线性调频连续波信号.论证了该信号可以在距离高分辨率的基础上进行有效测角,分析了信号处理时频谱泄漏对系统造成的影响,并对泄漏进行了补偿.计算机仿真结果表明,该方法可应用于跟踪雷达的信号处理中.     

锥扫LFMCW雷达信号处理方法的研究

基于线性调频连续波及圆锥扫描理论,研究锥扫线性调频连续波雷达信号处理方法.针对回波信号的特点,将频域法运用于锥扫线性调频连续波信号.论证了该信号可以在距离高分辨率的基础上进行有效测角,分析了信号处理时频谱泄漏对系统造成的影响,并对泄漏进行了补偿.计算机仿真结果表明,该方法可应用于跟踪雷达的信号处理中.     

沿航向运动误差对SAR回波特性的影响

分析了合成孔径雷达(SAR)平台沿航向运动误差对回波信号时域及频域特性的影响.建立了带有沿航向运动误差的时域回波信号模型,得到了回波时域误差的计算公式;利用级数反转原理,推导了回波频域误差的表达式,为SAR系统分析及成像算法设计提供了理论依据.理论分析和计算机仿真表明,回波频域特征对沿航向运动误差更为敏感.     

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.      

双基FMCW宽带雷达微多普勒特征分析与误差因子补偿

对双基调频连续波(FMCW)宽带雷达旋转目标的微多普勒效应进行了研究。首先建立了双基FMCW宽带雷达中的旋转目标模型,推导得出了旋转目标的微多普勒效应表达式,并通过分析目标脉内微动对一维距离像的影响,得出了一次误差项会引起一维距离像的走动和峰值偏移、二次误差项会引起一维距离像的展宽、同时双基角也会对目标微多普勒特征曲线的最大频偏产生调制等结论。在此基础上,进一步提出了利用最小熵准则对误差因子进行补偿的方法。仿真分析表明:该方法能够较精确地估计二次误差项的系数,有效地补偿目标微多普勒效应的误差因子,并具有良好的抗噪性能。     

雷达回波信号的多普勒瞬时频率仿真研究

雷达回波信号是非平稳的时变信号,其瞬时频率是雷达接收机所接收到的回波信号的重要参数,可以获知空间目标的运动信息.本文分析了雷达回波信号处理过程中产生的多普勒瞬时频率的数学基础,其信号频谱峰值随时间的变化而变化,并采用时频分析的方法仿真了多普勒瞬时频率的性能参数,以获得回波信号的多普勒瞬时频率时间域与频率域的联合分布信息,便于获知空间目标的运动情况,更好地探测、跟踪空间运动目标.     

正交频分复用调制雷达高速弱目标检测算法

为提高正交频分复用(OFDM)调制雷达对高速弱目标的检测能力,提出了一种基于相参Radon变换的OFDM调制雷达高速弱目标检测算法。首先分析了高速弱目标回波信号模型以及对其进行长时间相参积累时出现的跨距离单元走动问题,然后采用相参Radon变换算法沿距离单元走动斜线对其进行长时间相参积累,并研究了其存在速度模糊情况时的参数估计方法。理论分析和仿真结果表明,该算法具有比非相参Radon变换和动目标检测(MTD)更优的低信噪比(SNR)背景下的目标检测性能,并能进行有效的参数估计。     

基于双基ISAR的空间高速目标成像分析

讨论了空间高速运动目标在地基双基地逆合成孔径雷达(Bi-ISAR)系统下的成像算法。首先给出了地基双基ISAR的系统模型及其目标回波信号形式,其次分析了空间目标运动对双基ISAR二维分辨率的影响,在此基础上对回波信号进行分析和处理,通过数学推导得出当目标高速运动时,其回波信号中将产生距离展缩项以及不可忽略的残余视频相位项和脉内走动因子,此后采用构造补偿函数的方法对这些影响成像质量的因素进行补偿,并应用Keystone变换消除成像结果中的越距离单元徙动现象且给出了整个成像处理流程,最后通过对卫星目标的成像仿真验证了文中所分析的距离展宽项和脉内走动因子对目标二维像的成像影响,对补偿前后目标像的比较说明了文中补偿算法的有效性和实用性。     

一种大斜视双基地合成孔径雷达的频率变标成像算法

针对具备更多目标散射信息的双基合成孔径雷达的目标二维频谱难以精确获得,以及为观察前方目标采用的大斜视构型导致的成像效果不佳的问题,提出一种基于严格解析双基频谱的大斜视频率变标(FS)成像算法.首先将回波信号变换到二维频率域,利用由严格解析双基频谱推导出的频率变标函数校正距离弯曲差,然后进行剩余视频相位校正完成包络去斜,接着进行逆频率变标操作消除二次相位误差,经过距离徙动校正后,再进行非线性变标操作消除由大斜视导致的随距离变化的二次距离压缩项,最后经过距离压缩和方位压缩完成整个成像过程.仿真实验表明,与常规FS算法相比,在双基地大斜视的情况下,该算法成像效果良好,点目标冲激响应的主副瓣可清晰分辨.     

稀疏步进频合成孔径雷达成像算法

提出了一种适用于稀疏步进频信号的成像算法,以较少的时间和频谱资源完成了雷达目标成像。该算法将稀疏步进频回波数据等效为均匀步进频回波数据的观测值,利用压缩感知重构算法实现目标区域的距离向重构,然后经过距离徙动校正与方位向脉压完成对目标场景成像。仿真结果表明:该算法在发射频点高度稀疏条件下仍能实现高分辨成像。采用地基雷达实测数据验证了算法的有效性。     

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.