随机跳频压缩感知雷达动态高分辨距离成像

针对实际中难以事先确定随机跳频压缩感知雷达所需脉冲数的问题,设计一种高分辨距离像动态合成策略。该策略的核心是序贯发射和接收跳频脉冲,同时用接收数据序贯更新对目标距离像的估计,直至满足设定的停止条件为止。为实现快速序贯更新,提出一种高效的复数域同伦算法。该算法实现快速递归稀疏恢复,避免每次加入一个新的观测时都要求解一个新的优化问题。此外,利用距离像的相关性特征,给出一种合理的停止准则。研究结果表明:采用所提出的动态合成策略,能够利用雷达回波信号自适应地确定最优脉冲数,在非合作运动目标成像方面具有显著优势。     

基于Welch Costas序列的最佳跳频码结构及其在OFDM系统中的应用

讨论了OFDM系统中跳频码设计的问题,建立了含有一个间隙行的Welch Costas序列的结构理论,深入研究了含有一个间隙行的Welch Costas序列的代数结构、构造方法和自(互)相关特性,并证明了相关的定理.探索了用含有一个间隙行的Welch Costas序列设计OFDM系统中跳频图样的方法,举例说明了如何设计跳频码和怎样将跳频码分配给OFDM系统中的用户.用含有一个间隙行的Welch Costas序列设计跳频码能获得理想的自相关特性,并且当无线通信系统中多普勒频移受限时能获得极佳的互相关性能.     

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.     

基于一维高分辨距离像的相关测速补偿算法

在分析运动目标对频率步进信号成像影响的基础上,阐述和推导了基于一维高分辨距离像的相关测速算法,给出了该算法的测速性能和实现流程.对是否利用IFFT结果的相位信息,提出了距离像实包络相关和复包络相关两种处理模式.针对空间高速运动目标.仿真和分析了各因素对测速精度的影晌.结果表明,该算法测速精度高,计算量小,抗噪性能较好,为宽带雷达实时自测速补偿提供可能.     

高超声速平台随机跳频雷达目标一维距离成像

针对随机跳频合成宽带雷达体制以及高超声速应用背景,分析了大尺度多卜勒展宽效应、随机/非线性距离-多卜勒耦合效应及其对目标一维距离成像的影响,提出了基于多卜勒前置处理的实时递归记忆成像方法.该方法利用当前帧以及过去若干帧的回波数据得到当前帧的多速度通道一维距离像,在目标所处的速度通道附近进行前置的多卜勒波束锐化处理,抑制高动态/随机跳频合成宽带情况下的上述特殊效应所造成的目标一维距离像的发散;采用递归方式,每一帧的距离像都可以在前一帧距离像的基础上通过增加少量运算得到;引入记忆因子,进一步降低了存储及计算开销.理论分析及仿真结果表明:提出的成像方法可以有效改善成像质量,并且更容易满足高超声速应用情况下的高数据率实时成像需求.     

基于搜索的步进频雷达信号速度补偿算法

为了提高步进频体制雷达的目标数据输出率,提出了一种基于搜索的步进频雷达信号速度补偿算法.该算法利用步进频方式下目标运动产生的二次相位项带来的影响,不用参差就能解速度模糊,从而完成速度补偿.研究了新算法对雷达参数设计的要求,理论和仿真结果表明了该方法的有效性,为步进频体制雷达的参数设计提供了理论依据.     

多波段雷达融合一维超分辨成像技术研究

研究对多个不同频带雷达测得的目标频率响应进行融合，以获取更宽频带的目标频率响应，提高目标距离像的分辨率.各雷达测得的目标频率响应之间互不相干是制约对不同频带雷达实现有效融合的主要难点.分析了用不同雷达测得的目标频率响应互不相干的原因，并推演了其信号之间的具体数学关系，得出由于各雷达硬件延时及相移不同等原因使得各雷达测得的目标频率响应之间存在一个固定相移和一个线性相移.提出了通过对各个雷达测得的目标频率响应分别建模，利用所得模型估计对应各雷达的目标一维距离像，然后将各雷达的目标一维距离像进行相关直接求取线性相移的方法.定义了一个新的相干函数用于求取固定相移.仿真实验结果表明该方法的有效性.     

基于流形的分类算法及其在毫米波雷达目标识别中的应用

针对毫米波高分辨率雷达一维距离像目标识别的多类分类问题．基于局部线性嵌入（Locally Linear Embedding,LLE）算法思想,考虑样本与其所在低维流形之间的关系,提出一种多类分类算法．该算法先确定样本所在低维流形的结构,然后通过比较未知样本与各类已知样本流形间的关系来分类．将其应用于毫米波高分辨率雷达一维距离像目标识别,实验结果表明,该算法能够有效地进行分类。性能优于其他常用多类分类算法．且对输入参数不敏感．     

基于互相关分析与ZFFT的目标运动参数估计

针对频率步进雷达多个相邻脉组回波进行互相关分析,得到目标运动参数的一种估计方法.对该方法进一步分析发现,加速度估计误差将导致速度估计产生较大的偏移,为此提出一种复调制细化分析(ZFFT)的简化算法,以较小的运算量实现了加速度估计精度的明显提升,降低了速度估计误差.计算机仿真结果表明,通过互相关分析与ZFFT算法,可准确估计目标的径向加速度和速度,对原始信号进行有效补偿,从而获得高质量的高分辨力一维距离像.     

非均匀转动目标ISAR成像及横向定标

当目标在平面内非均匀转动时，传统算法不能获得包含定标信息且聚焦良好的ISAR像。为解决这一问题，提出了一种非均匀转动目标的转动参数估计方法。该方法首先通过一维搜索对角加速度与角速度的比值进行估计，并根据估计结果对原始距离像序列进行非均匀采样，补偿角加速度引起的相位误差，从而得到聚焦的ISAR像；然后根据成像质量准则对重采样距离像序列的角速度进行一维搜索，估计出角速度，进而实现ISAR像的横向定标。仿真结果表明:该算法通过2个一维搜索能得到非均匀转动目标聚焦的、横向定标的ISAR像。     

高速运动目标的频域合成带宽方法

为了利用线性调频步进雷达获得高速运动目标的高分辨距离像,提出了基于高速运动模型的频域合成带宽方法.该方法根据运动目标雷达回波的精确模型建立运动补偿因子,并在时域将回波信号与频域频谱搬移的误差频率混频,以消除频域频谱搬移误差的影响.与传统的基于低速运动模型的合成带宽法相比,所提方法对高速运动目标回波补偿后不存在子脉冲频谱的初相补偿误差和失配误差,具有更高的补偿精度.针对高速运动目标的仿真结果表明,在采用海明窗加权的情况下,与基于低速运动模型的频域合成带宽法相比,所提方法得到的距离像没有出现栅瓣且副瓣电平在-42 dB以下.     

采用斜距波数子带划分的SAR 图像自聚焦方法

小型旋翼无人机载合成孔径雷达在运动中易受大气湍流等因素影响,产生二维空变的运动误差,影响SAR成像质量。本文提出一种基于拟极坐标系的快速因子分解反向投影（QPG-FFBP）成像自聚焦方法。该方法基于斜距波数子带划分,采用基于加权的相位梯度自聚焦模型估计每个子带的方位相位误差,并融合非系统距离单元徙动的相干性估计,完成全图像的运动补偿,解决二维空变误差补偿问题,提升图像的聚焦效果。通过仿真实验以及小型旋翼无人机载实测SAR数据验证了该方法的有效性。     

频率步进雷达多目标频域运动补偿

基于频率步进雷达的信号处理原理,研究该体制下的目标运动补偿方法. 针对真实环境中,雷达视场范围内可能出现多个目标的特点,提出了频域运动补偿方法. 该方法可用于实现多目标存在相对运动时的运动补偿,从而弥补了传统的时域补偿方法的不足. 计算机仿真结果表明,该方法有效可行.     

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。     

月面态势感知雷达三维成像方法

为实现月球探测器软着陆前在悬停状态下对局部月面起伏态势的有效感知,提出一种基于高度维宽带高分辨以及平面二维接收数字波束形成的雷达三维成像方法.该方法的突出特点是不需要雷达与目标间的相对运动便能实现三维成像.根据成像原理,对雷达发射波形、天线形式及尺寸进行了研究和设计;探讨了成像高度以及场景栅格扫描时的波位步进量问题;给出完整的成像处理流程并进行仿真验证.仿真结果表明,采用该方法可以获得强散射中心三维坐标,重构出场景区域的三维图像.     

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。     

空-时二维步进频MIMO雷达宽带信号处理研究

为实现多输入多输出(MIMO)雷达距离高分辨,提出了空时二维步进频加线性调频的发射信号模型.MI-MO雷达采用空-时二维步进频的发射信号模型,可以将宽带信号处理分为接收波束形成、脉冲压缩、发射波束形成、慢时间维信号合成4个部分.发射信号分集给系统带来更多自由度的同时,也使信号处理变得更为复杂.仿真结果表明,当发射阵列规模较大时,MIMO雷达能在一个脉冲重复周期(PRT)内实现宽带信号合成,避免了常规宽带雷达的运动补偿问题.     

Nonuniform stretch processing for the range profile of a target with micro-motion

Complex motions such as micro-motions induce complex range-Doppler coupling effect in radar imaging. Hence, it is a challenge to reconstruct a clear range profile of a target with micro-motion. Stretch processing with fine motion compensation cannot perform well while it ties to eliminate the distortion of range profile caused by Doppler effect, because it is difficult to accurately estimate each scattering center velocity during coherent processing interval. Based on nonuniform stretch processing (NSP), a new technology is proposed to decouple range, time and Doppler and then achieve range profile of target with micro-motion. The new technology uses a new synthetic wide-band waveform and has an innovative mathematic interpretation. Statistical properties of the new approach are primarily examined. Typical models of target with micro-motion for high resolution radar are presented. Monte Carlo simulations demonstrate the performance of the new technology and the simulation results confirm our expectations.     

基于EMD算法的空间自旋目标平动补偿与微动特征提取

针对微多普勒频率附加在空间目标高速轨道运动产生的多普勒频移上使微动特征提取更加困难这一问题,提出了一种利用EMD算法对空间目标进行精确平动补偿和微多普勒特征提取的方法。对空间自旋目标进行建模,推导了窄带雷达条件下空间目标的微多普勒效应,并分析了平动分量对微多普勒的影响;把目标回波分解成一系列本征模态函数(IMF),然后求出瞬时频率,利用经验模型分解(EMD)算法对瞬时频率进行分解,分析各分量的能量百分比判别平动频移分量,实现回波信号的平动补偿;对平动补偿后的信号利用 EMD算法分离出微多普勒曲线,提取微动特征。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性。