多基站ISAR成像模型与运动参数估计

针对单站逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）成像中难以准确获得目标散射点方位向尺度和运动参数的问题,建立了平面匀加速度运动目标的多基站ISAR目标成像模型,给出了目标成像和运动参数估计算法,分析了多基站ISAR成像约束。目标散射点的坐标由距离向投影方程组求解得到,基于方位向多普勒方程组通过搜索算法最小化目标函数实现目标的固有转速和目标相对于平动补偿后各基站视向量变化的转速的分离,得到目标的位置和目标运动参数的准确估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面成像模型和运动参数估计方法。     

基于GTD模型的多视角多频带ISAR融合成像

多视角多频带逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)融合成像技术克服了单雷达成像分辨率受发射带宽和观测视角的限制,是提高ISAR成像的二维分辨率的新手段。在宽带小角度观测条件下,针对目标散射系数随频率变化的情况,提出一种基于几何绕射理论(geometrical theory of diffraction, GTD)模型的多视角多频带ISAR融合成像方法。首先,以GTD模型为基础建立ISAR成像回波模型;然后,将多视角多频带ISAR融合成像问题转化为信号稀疏重构问题,并采用正交匹配追踪算法求解,在保证融合成像质量的同时提高了的成像效率;最后,利用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

多基站ISAR平面转台目标成像模型与仿真研究

建立了匀角速度平面转动目标和匀角加速度平面转动目标的多基站ISAR平面转台目标模型,给出了多基站ISAR平面转台目标的成像算法,同时分析了多基站ISAR平面转台目标成像约束。通过在多基站ISAR平面转台目标成像模型的基础上构造多基站方位向多普勒方程组和距离向投影方程组,实现了对目标散射点位置参数和运动参数的准确估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面转台模型和成像算法。     

进近着陆系统多径效应仿真设计与实现

在分析进近着陆系统多径效应问题的基础上,提出利用电磁散射算法模型建立机场复杂环境的散射体模型库,通过不同特性散射体调用各自有效算法模型的方法,实现了进近着陆系统开阔场多径效应仿真,并利用IPO算法模型对停靠飞机多径效应进行了仿真,仿真结果证明了基于模型库的进近着陆系统多径效应仿真方案的可行性。     

自旋运动目标的ISAR成像

针对卫星、导弹等目标的自旋运动产生的多普勒频移会影响逆合成孔径雷达(inverse synthetic aper-ture radar,ISAR)成像的质量。考虑了自旋运动对ISAR成像的影响,建立了自旋运动目标的运动模型。得出目标运动产生的多普勒频率的表达式,并对自旋运动进行补偿,消除了自旋对成像的影响。仿真及实验结果表明,该补偿方法效果明显。     

机动目标ISAR成像的相对运动补偿

非合作的机动多目标相对于雷达射线的姿态是时变的,而且目标间可能存在相对运动,给逆合成孔径雷达(ISAR)成像造成较大困难。针对此问题建立目标相对运动的模型,提出一种相对运动补偿的算法,在运动补偿的基础上对运动目标进行二次补偿,消除相对运动的影响。模拟和实测数据的处理结果说明,当相对运动目标和其它目标在距离上能分离时,该算法是可行的。     

海杂波对ISAR成像的影响

针对逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)对舰船成像时实际回波中存在海杂波的现象,提出了不同参数下海杂波对ISAR成像影响的分析方法.在利用球不变随机过程(spherically invariant random process,SIRP)方法仿真出时空相关的二维K分布海杂波后,将其以一定信杂比(signal-to-clutter ratio,SCR)加入到目标回波信号中仿真出实际回波信号,利用图像熵和相关系数方法分析了海杂波形状参数的大小对ISAR像聚焦的影响;利用多普勒扩展方法分析了海杂波多普勒频移参数对ISAR多普勒频谱的影响;利用互相关法分析了不同SCR下海杂波空间相关对ISAR运动补偿的影响.仿真实验证明了分析结果的有效性.     

基于全波电磁仿真的ISAR超分辨成像模拟

采用FDTD方法对ISAR转台成像模型进行全波电磁建模和仿真.仿真中采用调制高斯脉冲信号源,选取目标宽频带回波数据低、高两段频数据进行成像处理.在成像处理中,分别采用传统FFT算法和MUSIC超分辨算法.成像结果表明,实际目标的成像机理比理想点目标模型复杂很多,而且低、高不同频段的成像结果有较大差别,这一差别在理想点目标模型中是观测不到的.MUSIC算法的计算量虽然比FFT大,但其极高的成像分辨率有助于改善对实际目标的细节成像,并且有助于研究实际目标的成像机理.     

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。     

基于Beta过程的高分辨ISAR成像

对于高信噪比、完整回波、目标平稳运动等理想观测环境,现有成像技术已经较为成熟,可以获得聚焦良好的高分辨逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)像。但在实际中的方位回波缺损与低信噪比观测情况下,随机相位误差等因素会降低现有成像算法的性能甚至使其失效。本文首先建立了ISAR稀疏观测模型,并基于稀疏贝叶斯学习理论,通过引入Beta过程非参数先验构建层级概率模型,进而交替利用Gibbs采样及最大似然方法对ISAR像及随机相位误差进行估计。实验结果表明,所提方法在低信噪比、回波缺损等复杂观测环境下能够获得聚焦良好的ISAR图像。     

基于对称交互熵的ISAR干扰效果评估方法

从信息论的角度出发,将交互熵引入到ISAR干扰效果评估中。针对其不满足对称性的不足,提出了对称交互熵的概念,并从理论上证明了对称交互熵是一种距离测度,从而建立了以对称交互熵为指标的评估模型。最后,针对射频噪声干扰和噪声调频干扰两种典型的压制性干扰样式进行了干扰仿真,并应用对称交互熵从定量的角度对ISAR压制性干扰效果进行了评估。得出的结论与定性评估一致,表明了该方法的有效性和可行性。     

基于图像配准的弹道目标ISAR图像横向定标

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)图像横向定标是估计目标外形尺寸的关键。针对弹道目标,从理论上证明了任意两幅ISAR图像仅当横向正确定标的情况下才能完全配准。基于这一原理,提出了一种新的基于控制点仿射变换的ISAR图像横向定标方法,给出了横向比例尺的计算过程。最后采用测量数据对算法进行了验证,仿真实验结果表明,该算法能够准确估计横向比例尺,定标精度较高。     

逆合成孔径雷达目标回波仿真方法研究

通过对逆合成孔径雷达成像过程的分析，提出一种采用宽带幅相量化数字射频存储技术和数字图像合成技术的逆合成孔径雷达目标回波仿真方法。该方法利用数字射频存储器对截获的雷达信号进行采样和存储，并将采集的幅度样本变换为相位样本，然后由数字图像合成器对相位样本进行相应的调制来合成逆合成孔径雷达目标回波。推导并分析了数字图像合成器的工作过程。仿真结果表明该方法可以逼真的仿真逆合成孔径雷达的目标回波。     

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。     

用滤波方法实现ISAR成像包络对齐

为了提高逆合成孔径雷达(ISAR)成像处理速度,提出一种基于滤波方法进行包络对齐的改进算法。该算法将互相关法与重心法相结合,首先估计出相邻回波的偏移量,再用滤波方法对距离像进行插值并且同时抽取,实现包络对齐,避免了直接对目标距离像插值而引起的计算量增加,有利于实时成像处理。最后通过对实测数据成像证明该算法的快速性和有效性。     

基于Stretch处理的ISAR成像补偿新方法

针对Stretch体制的ISAR成像处理中本振信号延时误差的补偿问题,提出了基于延时量补偿的运动补偿方法。该算法先将每次回波的时间基准补偿到相同位置,用以消除时间量化误差的影响,再利用包络对齐和相位聚焦,用以补偿本振信号延时误差。同传统算法相比,该算法不受时间量化误差的影响,能够精确补偿本振信号延时误差。通过仿真实验证明了该算法的有效性。     

ISAR像自动识别中的预处理算法

目标逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）像通常表现为随视角变化的稀疏散射中心分布,这严重影响了ISAR像特征提取和目标识别的性能。以获得清晰且稳定的ISAR像为目的,研究了一种新的预处理算法:首先根据斑点噪声和横条纹干扰特点,对图像使用全局迭代阈值抑制斑点噪声,局部散射点强度削减抑制横条纹干扰,然后分别利用形态学处理和邻域平均法填充和平滑图像,最后对图像做质心、尺度和视角的归一化。仿真结果表明,该算法有效地提高了ISAR像的稳定性,有利于后续的目标特征提取与识别。     

ISAR越距离单元走动校正的近似极坐标算法

在ISAR系统中,通常假设不发生越距离单元走动,并应用距离多普勒(RD)算法获得目标的ISAR像。但是当雷达具有较高的分辨率,目标的尺寸较大,或目标在成像相关时间内转过了较大的角度时,散射点的越距离单元走动难以避免。为校正越距离单元走动,提出了一种近似极坐标算法。该算法将相关时间内的雷达回波数据近似为波数域梯形区域上一系列的采样点,并插值得到波数域矩形区域上的采样点,最后通过傅里叶变换得到目标的ISAR像。在目标均匀转动的假设下,该极坐标算法通过近似,不再要求已知目标的转角信息,并且能够较好地校正散射点的越距离单元走动。最后的仿真结果证实了算法的有效性。     

在正交频分复用系统中对多径信道进行估计

正变频分复用(OFDM)技术因能有效抑制信道畸变而在无线数据传输中受到广泛的关注。为了能够正确估计发射端的数据,信道的正确估计是非常重要的。将已有算法由单路发射推广为I/Q两路发射,采用复抽头系数的FIR滤波器来对信道建模,并用循环前缀作为训练序列对信道进行估计和均衡。仿真结果表明,当FIR信道没有深度衰减时,所提算法在相同的子载波和比原有方法传输效率提高一倍的情况下能有效地自动跟踪信道的变化;当信道有深度衰减时采用线性预编码的情况下,算法在比原有方法传输效率有较大提高的情况下也能有效地跟踪信道的变化。     

基于扩展距离像序列的ISAR成像相位补偿方法

逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）相位补偿算法对成像结果具有重要影响。首先从ISAR成像原理出发推导了相位误差产生原因,针对多普勒中心跟踪法,分析了横向交叉项对多普勒中心的影响,采用CLEAN算法分离了距离单元内强散射中心簇,构建了扩展距离像序列,提出了基于扩展距离像序列的相位补偿方法,有效地减小了横向交叉项对多普勒中心的影响,提高了相位误差估计精度。成像结果表明,该方法能够较好地补偿ISAR成像中的相位误差,噪声环境下优于其他方法。