二次调频信号的检测及参数估计

提出一种基于伪瞬时相关函数沙漏型变换(pseudo instantaneous correlation function-sandglass transform, PICF-SGT)的二次调频(quadratic frequency modulation, QFM)信号的检测与参数估计算法。PICF-SGT可以解除QFM信号的伪瞬时相关函数中的时间和时延平方项的耦合,从而实现信号的相干积累和交叉项的有效抑制,并且获得信号的调频率和二次调频率的估计。详细分析了PICF-SGT算法的实现、插值误差、信号聚焦特性和交叉项分布及抑制,并且提出了一种改进的尺度因子选择标准。仿真结果验证了该算法的有效性。     

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。     

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。     

基于射频收发器的高中频DBF系统设计

由于数字波束形成(digital beam forming,DBF)系统需要多个天线单元来形成波束,将极大增加系统的体积与功耗,无法很好地应用在无人机、导弹和微纳卫星平台中.针对上述问题,提出一种基于射频收发器AD9371的新型高中频(high intermediate frequency,high-IF)架构DBF系...     

基于乘积型高阶相位函数的复杂运动目标ISAR成像

在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,当目标存在非匀速转动甚至是三维转动时,散射点回波中高次相位项造成方位聚焦质量下降,基于目标匀速旋转模型的传统距离〖CD*2〗多普勒(range Doppler, RD)算法已经无法获得目标的清晰图像。提出了一种基于乘积型高阶相位函数(product high order phase function, PHPF)的瞬时成像方法。通过构造不同的乘积型高阶相位函数,并对其进行一维搜索即可得到调频率变化率和调频率值的估计,补偿高次相位后进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT),根据幅度最大的位置估计中心频率和幅度信息,在距离〖CD*2〗频率平面和距离〖CD*2〗调频率平面对目标进行瞬时成像,可以获取更多的目标信息。最后,实测数据成像结果验证了该方法的有效性。     

基于多普勒频谱相关的加速运动目标ISAR成像

针对具有较大加速度的机动目标使传统平稳目标逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像算法失效的情况,提出了一种基于多普勒频谱相关的加速目标ISAR成像算法.该方法通过多普勒频谱相关消除加速度引起的方位二次相位散焦,并根据回波的能量分布,通过门限设置自适应地抑制多线性调频分量信号处理时产生的交叉项.最后,仿真以及实测数据的成像结果证明了该算法的有效性.     

高分辨圆迹环扫合成孔径雷达成像方法

圆迹环扫合成孔径雷达(circular trace scanning synthetic aperture radar, CTSSAR)是一种新型合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像模式,受其圆弧飞行轨迹的影响,直线运动轨迹模型下的成像算法不再适用。针对这一问题,提出了一种新的CTSSAR成像方法。该方法首先在误差允许的范围内对其圆弧运动轨迹下的斜距方程作四阶近似,再求解方程得到驻相点的精确解析解,获得信号的二维频谱,并以此推导了相应的成像算法,补偿了不同距离处的目标的相位,实现高分辨率成像。在整个的推导过程中只做了一次合理的高阶近似,因此获得的二维频谱具有较高的精度。同时对于实际中可能遇到的运动误差问题,给出了一种解决思路。最后,点目标的仿真对比结果验证了成像算法的有效性与运动补偿方案的可行性。     

采用自适应背景窗的舰船目标检测算法

针对合成孔径雷达(SAR)图像应用中,传统滑动窗口检测算法无法对近距、近岸或不同大小目标实现精确检测的问题,提出了一种自适应窗口的舰船目标检测算法。该算法首先利用阈值滤波实现海面的分离,然后通过对分离后待检目标的像素体积统计,剔除大体积陆地目标,得到待检目标,并根据其像素分布设置自适应窗口,通过对自适应窗口内目标像素和背景像素的分离统计,最终拟合得到待检目标附近背景的K-分布概率模型进行恒虚警检测。相对于传统滑动窗口检测算法,自适应窗口检测算法可实现对目标背景像素的精确统计及K-分布拟合,以及对舰船类目标的精确检测。实验结果证明,在相同的虚警概率条件下,对复杂海面情况的SAR图像进行舰船检测,自适应窗口检测算法比传统局部窗K-分布的恒虚警检测结果的品质因子高0.34。     

星机双基地SAR 的目标二维频谱计算

卫星和飞机配合的双基地SAR具有广阔的应用前景,要实现这种双基地SAR的频域成像关键要得到准确的目标二维频谱.文中分析指出,采用驻定相位点展开法得到的目标二维频谱的精度与收发平台的速度及收发雷达的斜视角度有关,由于星机双基地SAR的收发平台速度差异很大,斜视角度也可能较大,因而采用该方法得到的目标二维频谱的误差较大.接着,利用驻定相位原理并结合双基地SAR的几何关系,提出了两种计算星机双基地SAR目标二维频谱的方法,一种基于解析式计算,该方法的运算量小,精度较高;另一种基于数值方法计算,该方法的运算量稍大,但完全精确.这两种方法的精度均不受收发平台速度及收发雷达斜视角度的影响,因而适合星机双基地SAR成像.最后,通过对仿真数据的频域成像验证了所提方法的有效性.