基于时频特性的窄带高速自旋目标运动估计及成像算法

针对窄带观测高速自旋目标的逆合成孔径雷达成像,考虑径向运动未精确补偿情况下,利用回波时频特性对自旋目标的运动参数进行高精度估计,并提出了相干单距离Doppler干涉高分辨率二维成像方法.该算法利用相干积分的方法对目标的二维时频谱密度函数进行重构得到目标的二维分布,较原来的算法在分辨率方面有较大改进,在低信噪比条件下同样适用.仿真验证了算法的有效性和参数估计的高精度.     

POLSAR图像杂波L分布建模及其参数估计

基于乘积模型的杂波统计建模是进行高分辨极化合成孔径雷达(POLSAR)图像非均匀区域杂波统计特性分析的有效方法,其核心在于纹理分量随机分布的类型选择.广义伽马分布(GΓD)是一种普适性很强的分布类型,Weibull分布、伽马分布、逆伽马分布等都是GΓD分布的特例,因此基于GΓD分布的图像乘性杂波建模既满足杂波建模的高精度要求,同时成为各种雷达杂波辨识的有效工具.本文首先推导了服从GΓD分布的随机变量的高阶矩特征及其对数累积量(MLC),利用纹理分量服从GΓD分布情形构建了乘积相干斑模型,得到了适用于POLSAR图像处理的L分布杂波多视处理的协方差矩阵的概率分布函数,同时推导了其高阶矩特征及其对数累积量,提出了基于对数累积量的L分布参数估计新方法.针对样本数较少的情况下对数累积量参数估计失效问题提出了基于混合矩(MME)的参数估计方法来解决.然后给出了不同分布的高阶矩和对数累积量,通过二三阶对数累积量关系图辨析了常用分布与L分布的内在关系,得到了L分布是目前乘积模型中适用范围较为广泛的统计分布的结论.最后用仿真数据验证了理论推导的正确性,并将基于对数累积量的参数估计方法与已有方法进行了比较,结果证明新参数估计方法具有更高的估计精度和运算效率;另外,还用实测数据进行了统计模型检验,其结果验证了理论推导的正确性.极化SAR中多视图像L分布杂波的统计建模及其参数估计方法为极化SAR目标检测和识别等领域的新技术研究提供了新手段.     

复图像域SAR运动目标参数估计性能分析

为分析合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)复图像域运动目标的参数估计性能,本文在SAR复图像域地面运动目标信号模型的基础上,推导了色高斯分布杂波中运动目标参数估计的克拉美罗界(Cramer-Rao bound,CRB).分析了参数估计性能与运动目标散射强度、运动参数以及信号功率谱的相互关系,并比较了信号域和复图像域的参数估计性能.进而,提出采用降分辨率处理(reducing resolution processing,RRP)提高了复图像域参数估计性能,并定量分析了RRP带来的参数估计性能改善.参数估计性能分析表明,在均匀杂波背景下的SAR复图像域,可实现目标高精度的运动参数估计和定位处理.最后,数值实验结果验证了本文参数估计性能分析的正确性和有效性.     

前向散射雷达地表杂波物理建模及频谱扩展分析

文中通过对前向散射雷达杂波实测数据的处理,观测到前向散射雷达杂波谱的扩展对风速和载频极不敏感这一特殊现象.首次引入钟摆模型对前向散射雷达植被杂波进行物理建模和形成机理的分析,并给出了定量的理论分析结果,可很好地解释前向散射雷达杂波谱扩展的特殊现象.钟摆模型假设下分析得到的结果与实测数据处理结果非常一致,充分地验证了这一模型的合理性,揭示了前向散射雷达杂波谱的形成规律.并且基于杂波谱扩展对载频和风速的稳定性特征,可得到最优的杂波抑制带宽,有效地进行杂波抑制,为运动目标的检测和精确参数估计奠定了基础.     

一种参数化的机载雷达最优处理新方法

雷达目标检测中, 最优处理器能够自适应地调整权值以跟踪环境的变化, 而最优权值的计算则需要依赖大量独立同分布(i.i.d.)的干扰样本. 因此在机载雷达非均匀的杂波背景中, i.i.d.样本数不足常导致最优处理性能的恶化. 文中在考虑杂波内部波动的基础上, 形成了一种修正的多普勒分布式杂波(DDC)模型, 并以此提出了一种参数化的最优处理新方法. 区别于现有方法, 新方法将最优权值计算转换为对DDC模型的参数估计, 即估计角频率中心和扩展. 并采用一种低复杂度的非线性能量算子实现上述参数的估计. 通过理论分析和仿真实验表明新方法对i.i.d.样本数的要求显著下降, 并具有运算量小、易于实现的优点.     

基于仿真数据的HJ-1C卫星SAR成像处理方法

合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)是对地遥感观测的重要技术手段.作为民用星载SAR的第一颗卫星,HJ-1C卫星即将发射,因此文中针对其成像处理中涉及的关键技术开展了研究工作,包括精确的斜视等效距离模型下的扩展ECS(extended chirp scaling)算法的补偿因子、三次相位误差补偿因子形式的分析,快速的回波数据模拟算法的建模和实现,以及精确的Doppler参数计算方法以及对扫描模式成像算法中拼接环节的算法改进.通过理论研究分析和仿真验证,证明基于等效斜视模型的扩展chirp scaling算法是适应条带、扫描成像模式的精确算法.     

雷达信号的加速度分辨性能分析

针对以导弹和卫星等高速飞行器为平台的雷达信号处理应用中所面临的非匀速相对运动所引起的多项式相位调制给雷达信号处理带来的影响, 提出并研究了加速度模糊函数和加速度分辨力的有关概念. 并以加速度模糊函数为分析工具, 讨论了雷达信号的加速度分辨性能, 分析了未知加速度对线性相位匹配滤波器输出信噪比和Doppler频率估计精度的影响, 给出了加速度与最优相参积累时间之间的定量关系, 讨论了二次相位匹配滤波器对加速度参数搜索估计的性能.     

复合高斯杂波中知识辅助检测器的先验信息感知方法

利用先验信息可以提高雷达目标的探测能力,若先验信息与当前探测环境不匹配,知识辅助检测器的性能会受到影响.本文针对Bayes框架下的复合高斯杂波中的知识辅助检测器,提出了杂波纹理分量先验分布参数的感知方法.首先阐述了知识辅助检测器先验信息感知的一般方法.然后针对基于杂波纹理分量先验信息的知识辅助检测器结构,建立了先验模型参数失配与知识辅助检测器检测性能之间的量化关系.进一步利用知识辅助检测器对当前杂波场景进行探测,获得检验统计量和虚警率测量值,从而构造纹理分量分布参数的约束关系.通过分析多个约束关系的交点,获得杂波纹理分量先验分布参数的感知值.计算机仿真分析了这种感知方法的可行性,并利用实测杂波数据对感知方法进行了验证.通过知识辅助检测器检测性能对比分析,采用感知方法获得的先验信息模型参数能够进一步提高检测器的性能.     

高分辨雷达距离-多普勒扩展目标广义自适应子空间检测器

本文提出了一种非高斯杂波中的距离-多普勒扩展目标广义自适应子空间检测器(RDST-GASD).采用了频率-慢时间子空间模型来描述宽带雷达回波信号序列.杂波的统计模型采用球不变随机向量描述,各距离单元内的杂波具有相同的归一化协方差矩阵和不同的功率(非均匀),并且假设可以得到只含有杂波的参考单元的数据以估计杂波的协方差矩阵.通过理论分析证明了RDST-GASD对杂波的功率和协方差矩阵都具有恒虚警的性质.对于宽带雷达,在相参处理时间内,目标回波通常存在越距离单元走动,RDST-GASD进行了距离对齐处理,从而实现了有效的相参积累,提高了检测性能.     

GTD模型联合参数估计与定阶的Bayes方法

将基于Bayes原理的参数估计与定阶方法应用于GTD模型，设计并实现了基于RJ-MCMC方法的GTD模型联合参数估计与定阶算法．该算法利用GTD模型的物理约束先验信息，提高了定阶准确率和参数估计精度，同时较好地解决了GTD模型中的混合参量估计问题．通过仿真数据和电磁散射数据对算法的性能进行分析验证，结果表明，该算法能够得到较好的参数估计和定阶结果，在低信噪比、邻近分量、短数据的情形下，优势更为明显．     

二维AR模型的改进及在钢板表面形貌仿真中的应用

二维ＡＲ模型的参数估计中,由于对应的二维Ｙｕｌｅ－Ｗａｌｋｅｒ方程不具备唯一性和可辩识性,使得二维ＡＲ模型的定阶计算和参数估计一直是一个非常困难的问题。提出了一种二维ＡＲ模型的初步定阶方法,并在此基础上给出了一个ＡＲ模型参数估计的改进算法。利用所改进的参数估计算法对不同汽车钢板表面形貌进行了ＡＲ建模的仿真计算,并取得了较好的仿真结果。     

基于成像的分布式卫星SAR系统地面运动目标检测(GMTI)及定位技术

针对三维超大稀疏立体阵星座构形，研究了此类分布式卫星SAR系统的地面运动目标检测(GMTI)方法，并以三颗卫星的“干涉车轮”(Cartwheel)和“干涉钟摆”(Pendulum)构形为例仿真分析了GMTI的性能，对地面运动目标在SAR图像中的方位位置会偏离其真实位置，提出通过估计运动目标Doppler谱的偏移量来重新定位运动目标，此方法简单、易于实现。     

虚拟极化增强雷达目标信号接收的原理和实现

利用双正交偶极子接收雷达回波信号,在天线的正交双通道中进行虚拟极化处理来增强信号、抑制杂波是改善目标信噪比的有效方法.文中介绍了虚拟接收变极化的原理,并运用虚拟极化实现了目标极化增强和杂波抑制,通过matlab仿真得到了直观的信噪比增强效果.     

多视观测下雷达转台目标成像的关键参数估计

转台目标模型是逆合成孔径雷达等高分辨率雷达成像系统的基本模型,联合利用多视角观测数据可有效提高转台目标的成像分辨率.针对目标转速、多观测视角差等先验条件未知的转台目标观测情形,文中提出一种基于距离多普勒图像域散射中心位置提取的目标转速、等效旋转中心及各次观测视角差的顺序估计方法.进而,结合卷积逆投影(CBP)算法,形成雷达转台目标高分辨率融合成像的完整方案,取得了优于单视角观测的成像分辨率.同时,分析了参数估计方法的性能及影响性能的若干因素,并通过Monte Carlo仿真验证了性能分析结果.最后,数值实验结果进一步验证了所提供参数估计方法的有效性.     

组合分形Brown运动模型

针对利用分形Ｂｒｏｗｎ运动（ＦＢＭ）模型来估计雷达杂波数据时出现的无标度区间很难确定的问题,提出了组合Ｂｒｏｗｎ运动模型这一概念来解决这一问题,由于地（海）表面随空间的变化种类繁多,雷达杂波中蕴涵了多种分维结构,且这多种结构共同存在于所有尺度上。以两个分形Ｂｒｏｗｎ运动的组合为例,通过理论推导,建立了分形Ｂｒｏｗｎ运动组合模型及其分形参数的估计方法,仿真实验以及实际数据计算,验证了该方法的正确性。     

基于Tsallis模型的重叠峰信号分离

针对多个领域共同遭遇的重叠峰信号分离难题,提出了一种分离重叠峰信号的简单方法.利用Tsallis分布作为待处理峰信号的模型,借助分数阶微分作为信号变换工具,通过建立Tsallis峰信号的极值与其微分阶次的关系式和过零点与其微分阶次的关系式,获得了两类参数估计器,利用这些参数估计器,通过调节峰形参数能够估计出Gaussian峰、Lorentzian峰和Tsallis峰信号的峰位置、峰高和峰宽参数,根据获得的特征参数可拟合出待分析的峰信号,从而实现重叠峰信号的分离.     

非高斯杂波背景中距离扩展目标的自适应积累检测器

针对SIRV建模的非高斯杂波背景中距离扩展目标检测问题,首先,假设杂波协方差矩阵结构已知,利用点目标检测器NMF对每个距离单元多个脉冲回波进行相干积累,再对目标所占距离单元能量进行非相干积累,提出了距离扩展目标的积累检测器NMFI,并推导了NMFI虚警概率与检测门限的关系表达式.其次,利用不含目标的辅助单元数据提出了修正的协方差矩阵迭代估计器MRE,再将估计矩阵代替NMFI中的真实协方差矩阵得到自适应检测器MRE-ANMFI,并证明了MRE-ANMFI对杂波纹理分量和协方差矩阵结构的CFAR特性.最后,利用仿真实验验证了本文方法的有效性.     

多通道雷达天线阵列的设计理论与算法

多通道雷达天线阵列的设计,尤其是MIMO雷达阵列的设计是一个全新的研究内容,涉及MIMO雷达的目标回波空间分集实现、空间采样能力,由此影响目标参数估计、DOA和雷达成像性能.论文从目标散射模型、收发信号模型出发,提出了基于空间卷积理论的MIMO雷达天线阵设计方法与算法,着重分析和介绍了收发复用线性阵情况下的MIMO雷达阵列设计算法,给出了并证明了其等效接收阵列存在的充要条件,在此基础上,论文以目标成像的空间采样和DOA估计性能为例,给出了典型的空间采样模型,对于空间卷积不存在解析解的空间采样模型,也给出了逼近算法.     

蚁群算法中参数设置对超声回波估计性能的影响

摘要针对超声回波参数估计问题存在着耗机时长,估计结果严重依赖于初始值的缺点,本文将蚁群算法应用到超声回波参数估计中,结合超声回波的非线性高斯模型,提出了基于蚁群算法的超声回波参数估计算法,并就蚁群算法在超声回波估计中参数的优化组合设置进行了分析研究通过数值仿真,在信噪比为10dB条件下计算了蚁群算法中各参数的不同取值对估计结果的不同影响,包括计算时间、估计精度和算法稳定性,得出了算法中各参数的组合优化设置,给出了最优参数下的超声回波参数估计结果,并通过与其他算法的比较验证了蚁群算法在超声回波参数估计问题中的有效性．该研究有助于提高超声回波估计的精度和算法的稳定性,缩短蚁群算法的计算时问,以达到优化算法性能的目的．     

基于周期FRFT的LFMCW信号检测与参数估计

线性调频连续波(LFMCW)含有多个线性调频信号分量,具有低截获概率特性,雷达情报侦察系统对此类信号的检测与参数估计十分困难.针对这个问题,首先分析了LFMCW的分数阶Fourier变换(FRFT),通过对FRFT核函数的周期调制,定义了周期分数阶Fourier变换(PFRFT),推导了PFRFT和FRFT的关系.然后分析了LFMCW的PFRFT,提出了一种基于PFRFT的未知LFMCW检测和参数估计方法,并对其检测和估计性能进行了理论分析.最后仿真验证了该方法的有效性和合理性.相比FRFT,PFRFT通过对LFMCW的周期性积累提高了信噪比,适合处理具有周期调制的类似LFMCW信号.