双/多基地合成孔径雷达前视三维分辨力研究及运动参数设计

为了准确获取高空高速双/多基地合成孔径雷达(B/M-SAR)目标回波的二维空变特性,建立了空间几何运动构型,借助梯度法和模糊函数理论,对B/M-SAR的前视三维成像能力和分辨特性进行了分析和研究,并基于分辨力的变化特性,设计了影响成像分辨力的主要运动参数。研究结果表明:B/M-SAR具有前视三维成像能力,成像场景存在最佳成像区域和发射机平台最佳飞行时段;多普勒分辨力和地距分辨力均具有二维空变性,目标纵坐标的增大会引起地距分辨能力增强,且在发射机旋转角度270°处达到最优;高度向分辨力不具有位置空变性,在接收机运行至目标区域正上方时分辨性能最佳;要达到1m的地距分辨力和2m的高度分辨力,应选择234.7MHz的发射信号带宽。     

天波超视距雷达缺损信号的频谱重构

天波超视距雷达(over the horizon radar, OTHR)电波通过电离层折射作下视探测,具有观察距离远、观察范围广、反隐身等特点。但由于OTHR通常采用HF频段,电波传播环境复杂,回波存在很强的瞬态干扰。对OTHR信号的瞬态干扰抑制导致信号缺损。同时,现代OTHR需要多目标海空兼容工作,也导致回波信号的非均匀连续采样。针对OTHR信号的部分缺损问题,提出了基于稀疏信号处理的完整频谱重建算法。算法中将OTHR稀缺信号的频谱重建问题转化为一个范数1优化函数的求解问题,直接获得信号的完整频谱。利用仿真和实测数据分别对干扰和非连续采样导致的缺损信号进行频谱恢复,结果验证了算法的有效性。     

基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法

在弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)下降段成像中,由于弹体存在较大的俯冲下降速度和加速度,回波信号的二维频谱表示式难以有效获得,给后续成像处理带来困难。针对该问题,提出了一种基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法,通过构造双曲函数形式的斜距表示式并引入线性修正因子,对弹载SAR斜距历程进行合理近似|并以修正后的斜距式为基础,利用驻相点原理(principle of stationary phase, POSP)直接求解SAR回波信号的二维频谱|随后根据该频谱表示式设计有效的弹载SAR频域成像算法。该方法下的频谱推导较为简洁,所获得频谱的数学表达式清晰直观,利于成像分析和后续处理。最后的点目标成像仿真验证了该方法的有效性。     

圆迹SAR运动误差分析及补偿技术

圆迹合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar,CSAR)可以对感兴趣的区域进行全方位、长时间观测,同时获得高分辨的图像。CSAR长合成孔径时间和宽波束角的特点,导致其回波相位具有复杂的距离空变性和方位空变性,无法直接运用传统运动补偿算法。详细分析了该成像模式下雷达的三维位置误差对回波包络和相位的影响,将Chirp-Z变换引入到包络误差的空变性补偿中,提出了CSAR距离和方位空变的运动补偿方法。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

扫描GMTI系统运动目标精确定位方法

运动目标定位性能会受到通道一致性和基线误差等系统非理想因素的影响。介绍了误差等效基线的概念来描述以上误差,并在此基础上提出了一种新的扫描地面运动目标检测（ground moving target indication, GMTI）系统的运动目标定位方法。该方法的主要步骤包括测量不同误差等效基线对应的杂波抑制锐化比,确定最优误差等效基线及运动目标定位。此方法的关键步骤是通过令杂波抑制比最大化来估计最优误差等效基线,这确保了估计的最优误差等效基线与数据真实误差特性相吻合。因而,其定位性能明显优于采用名义基线的定位结果。实测数据处理结果验证了方法的性能。     

调频连续波圆迹环扫SAR成像方法

由于调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)雷达具有重量轻,成本低,高分辨等优势,在圆迹环扫合成孔径雷达(circular scanning synthetic aperture radar, CSSAR)快速广域成像方向具有较大的应用前景。针对CSSAR信号特点以及该模型下FMCW信号所引入剩余二次相位误差,提出了一种适用于FMCW-CSSAR的成像方法,该方法充分考虑了CSSAR高阶斜距近似的特点并对相应的剩余二次相位误差进行补偿,实现了精确成像。最后,点目标的仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于幂次变换的SAR图像Otsu分割法

通过分析合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)目标切片图像的散射特性,提出一种适用于SAR目标识别的目标切片图像分割算法。算法首先对SAR图像做相干斑滤波,通过邻域平滑处理,提高背景区域和目标区域像素幅值一致性。然后自适应地选取变换幂次,对滤波后的SAR图像做幂次变换,以进一步增强目标区域像素幅值一致性。最后直接利用一维Otsu法对变换后的图像进行分割处理。实验表明,该算法对不同散射特性的目标切片图像都能够实现较为准确的分割,且计算复杂度小,利于工程应用。     

大斜视角SAR成像的改进频率变标算法

首先给出了一种改进的频率变标算法。该算法适用于处理距离解线调后的聚束式SAR数据。对大斜視角数据,由于二次距离压缩误差的影响,偏离参考距离的散射点未能完全聚焦,且离参考距离越远聚焦性能越差。将非线性变标的方法加入频率变标算法对数据进行二次距离压缩,有效地减小了距离压缩误差。最后通过仿真实验表明,对给定的SAR参数,在斜视角为定值时,也能得到较好的成像结果。     

相参渐近最佳检测器(AOD)性能的计算机模拟

对于非瑞利杂波中的目标检测问题,人们做了大量工作,比较典型的一类是局部最佳以及近来的渐近最佳检测器(AOD),其渐近性能大大优于线性检测器(LD).由于独立脉冲数N不可能太大,所以研究AOD的次极限性能是有必要的.对于韦伯尔杂波背景,本文做了类似文献[1,2]的工作,但模拟表明十分困难,通过采取一些必要的修正,本文仍获得了一个比较理想的混合检测方案,对于有限N值该混合检测器(HD)性能优于AOD和LD.     

利用目标方位信息改善雷达距离像识别性能

由于雷达的高分辨距离像对方位变化非常敏感,模板库中对每个目标都必须按较小的方位范围建立所有有关方位的模板。如果能够得知目标的大致方位角,可以缩小搜索范围,减小运算量。具体研究利用目标方位信息对识别率的影响,发现测试样本在类内匹配时,总是与附近方位的模板距离最小,而在类间匹配时,"最佳匹配"的经常是不同方位的模板,因此,利用目标方位信息基本不改变类内距离,但可以增大类间距离,从而提高识别率。仿真结果表明,利用方位信息是雷达目标识别的有效措施。