双站ISAR越距离单元徙动分析与校正算法

在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,当雷达分辨率较高而目标体积较大时,会产生越距离单元徙动现象。在双站ISAR成像系统中同样存在类似的问题。在双站ISAR成像模式下,对产生越距离单元徙动的原因进行了详细分析及讨论。并与单站ISAR成像中的越距离单元徙动进行了分析比较。在此基础上,采用Keystone变换的方法对解线频调后的时域信号进行处理,消除了目标像的越距离单元徙动,最后对散射点模型进行了仿真验证。     

基于keystone变换的宽带目标识别雷达杂波抑制

对宽带雷达,相邻回波间会出现越距离单元走动现象,传统杂波抑制方法不适用。keystone变换在校正越距离单元走动时,无法同时校正模糊次数不等的多个目标。基于上述思想,提出了一种结合keystone变换在频率域-多普勒域联合提取目标信号和抑制杂波的适合于宽带目标识别雷达的杂波抑制新方法。该方法较好地解决了当keystone变换过程中目标和杂波出现不同的模糊因子时,如何校正越距离单元走动的这一难题。计算机仿真结果表明,该方法在低信杂比情况下仍可保持较好的识别性能。     

基于相干Doppler干涉的微动目标宽带成像方法

二维像是雷达目标最重要的特征之一,它反映了目标的几何形状、散射结构等特性。在目标存在微动的情况下,即使目标散射中心不发生越距离单元走动,微动带来宽带回波的非线性相位也会导致方位向的散焦。针对这一问题,提出了基于相干多普勒干涉的微动目标宽带雷达成像算法,其核心思想是在对强散射中心所在的距离单元进行相干多普勒干涉成像的基础上,再进行目标二维像重构。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

采用ISAR像估计弹道目标微动特征的方法

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)像序列可以反映弹道目标在微动周期内的姿态变换及结构特征,本文在此基础上提出一种利用ISAR像序列估计弹道目标微动特征的方法。首先基于relax算法提取较强的散射点,并采用距离多普勒方法成像,然后利用灰度匹配算法对ISAR图像进行匹配,以提高微动周期估计精度。通过分析散射点在成像平面上的投影关系从而建立散射点空间坐标与目标微动特征之间的联系,并根据散射点在ISAR图像序列上的相对位置差值与散射点空间坐标的表达式,估计目标的微动参数。最后,仿真验证该方法的可行性与有效性,仿真结果表明该方法估计精度较高。     

雷达高分辨距离像自适应角域划分方法

雷达高分辨距离像(radar high resolution range profile, HRRP)具有姿态敏感性的特点,一种有效的方法是分别对一组不发生散射点越距离单元走动角域范围内的HRRP样本进行处理。提出基于HRRP回波功率谱的顺序判别自适应分帧算法,通过对全局HRRP样本进行迭代搜索来确定数据划分边界,并自适应划分角域个数。所提方法依据散射点模型理论,考虑功率谱互相关系数变化规律,有效抑制了HRRP存在“距离像起伏剧烈”的样本。与自适应高斯分类器划分角域方法相比,所提方法在样本数据较小的情况下,仍可以有效地对目标进行角域划分。同时,与传统的利用互相关系数分帧方法和等间隔角域划分方法相比,所提方法可以有效降低识别运算量,减少识别算法处理时间,通过对3类舰船目标的仿真和3类民用船只的外场实测数据分析,表明所提方法是有效的。     

基于高度扫描的ISAR三维成像研究与仿真

研究了基于高度扫描的大转角逆合成孔径雷达(ISAR)三维成像,针对干涉逆合成孔径雷达技术不能将同一距离和方位单元但不同高度上的散射中心进行区分以及大转角转台转动带来的越距离单元徙动等问题,在传统大转角ISAR成像基础上,增加了高度扫描,建立了三维成像系统,提出了适用于大角度转动的ISAR三维成像算法,应用波谱理论对三维目标的高度信息进行去耦,将其转化为二维大转角ISAR成像的问题,然后利用聚焦卷积积分算法进行成像,并分析了高度扫描的ISAR系统具有高度分辨率的原因。最后通过仿真目标模型进行验证,结果表明该算法具有三维成像能力,且能够得到高质量高分辨率的目标像。     

基于MIMO-ISAR的弹道目标结构参数估计方法

传统的单站逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像为实现方位向的高分辨,往往会增大成像时间,但对于高速运动的弹道目标而言,此方法并不适用。针对这一问题,提出利用多输入多输出逆合成孔径雷达(multiple input multiple output ISAR, MIMO-ISAR)在空间上的多分布来达到时间上积累的效果。在得到多通道回波信号后,利用时频图和时间距离像对弹道目标锥顶散射点进行匹配。然后根据锥顶散射点信息对多幅ISAR像进行配准融合,得到一幅高分辨的融合ISAR像。最后利用不同雷达视线下的目标投影长度和目标几何参数之间存在的映射关系,反演出弹道目标的几何结构参数。通过仿真结果可以验证算法的有效性。     

高机动小RCS目标长时间相参积累检测新方法

相参积累可以提高小雷达散射截面（radar cross section, RCS）目标的信噪比,但由于目标的高速高机动性,长时间相参积累会导致回波的越距离单元走动和越多普勒单元走动问题。首先建立了高机动小RCS目标的回波信号模型,并分析了目标回波信号的二维频域特性,在此基础上,提出了一种长时间相参积累检测新方法。基本思想是在距离频域方位时域利用Keystone变换,校正由一次相位引起的越距离单元走动问题,然后乘以二次相位补偿函数解决越多普勒单元走动问题,通过构造目标函数对补偿函数中的加速度进行搜索,获得的目标函数的最大值即为相参积累值。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于ROSAR的高分辨波数域成像算法

旋转式合成孔径雷达(rotor synthetic aperture radar,ROSAR)是一种新型成像雷达,在高分辨条件下,距离徙动对ROSAR成像结果影响严重。波数域成像算法利用插值操作实现距离徙动的精确校正,但由于ROSAR复杂的斜距历程,导致传统波数处理获得的二维波数谱形式复杂,难以进行插值操作。针对这一问题,提出了一种改进ROSAR波数域成像算法。重新构建角度维波数,通过求解隐函数获得易于插值操作的信号二维波数域表达式,设计参考函数消除高频调制影响,最终通过Stolt插值实现宽波束大场景下距离徙动无近似校正与精确聚焦。仿真实验验证了算法的可行性与有效性。     

基于距离像幅度信息和Boosting的目标识别研究

在基于高分辨雷达距离像的目标识别中,有研究者指出散射点的位置信息具有比幅度信息更好的鉴别能力。对此,将距离像各距离单元按照幅度大小进行重排,得到只保留散射点幅度信息而去除散射点位置信息的平移不变特征,它反映了目标的反射特性,并利用Boosting算法和支持矢量机(SVM)进行了分类试验。基于实测数据的仿真结果表明,散射点的幅度同样是一种重要的识别信息。     

ESPRIT超分辨ISAR成像

提高图像分辨率一直是ＩＳＡＲ研究的重要内容,常规的ＩＳＡＲ成像算法在这方面存在着不足。将普遍运用于方向估计中的旋转不变参数估计技术（ＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＳｉｇｎａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｖｉａＲｏｔａｔｉｏｎａｌＩｎｖａｒｉａｎｃｅＴｅｃｈｎｉａｑｕｅｓ,ＥＳＰＲＩＴ）与ＩＳＡＲ成像的基本原理相结合,提出了ＥＳＰＲＩＴ超分辨ＩＳＡＲ成像算法。从实验结果看,这种超分辨算法显著提高了图像分辨率。     

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。     

基于二体模型的空间目标双基地ISAR回波模拟

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于二体模型的双基地逆合成孔径雷达(bistatic inverse synthetic aperture radar,ISAR)回波模拟方法。该方法利用二体运动模型模拟空间目标的在轨运动,考虑了目标平稳运动及三轴姿稳转动引起的散射点相对雷达视角变化,并加入目标的高速运动特性,生成了双基地逆合成孔径雷达的基带回波数据,并给出了双站雷达对目标可视区域的判定方法。最后,进行了仿真实验,仿真结果表明,二体模型与实际目标的运动轨道误差很小,同时,成像结果能够很好的反映目标的姿态变化特性。该回波模拟方法有利于空间目标的精确成像,并对成像试验的实施具有重要的指导意义。     

弹道目标中段雷达成像仿真研究

对弹道目标进行ISAR成像识别是分辨真假目标的重要手段。本文研究了中段弹道目标成像仿真问题。简介ISAR成像技术后，仿真了中段弹道。研究了中段弹道目标成像，分析了在有无调姿两种情形下和不同弹道阶段对相干积累时间的要求。仿真结果表明，在不同情形下，雷达必须适当调整脉冲积累时间和改变脉冲重复频率才能实现有效成像。     

基于参数估计的步进频ISAR成像运动补偿方法

分析了基于步进频雷达运动目标的回波信号模型,讨论了目标运动对ISAR成像的影响,针对当目标有速度或加速度时会造成高分辨距离像移位和畸变,并使二维像散焦的情况,提出了一种基于高斯包络线性调频信号自适应分解、高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵法的运动补偿算法。该算法利用高斯包络线性调频信号自适应分解得到回波多普勒调频率和目标运动的加速度,通过距离像移动对目标运动速度进行初估计,并用高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵准则提高目标速度及加速度的估计精度,然后进行运动补偿。该算法计算量小,估计精度高,仿真结果验证了它补偿效果好,能获得清晰的ISAR像。