一种SAR运动目标的自聚焦算法

基于SAR成像中散射点模型的参数估计,提出了一种适用于经过距离走动校正之后,在方位向上仍存在两次及两次以上相位误差的动目标的自聚焦算法.该方法在方位数据域上结合离散多项式相位变换(DPT)方法和最小二乘估计法估计相位误差,用CLEAN算法估计散射点参数,并通过交替迭代运算,可以较少的距离单元实现较为精确的误差补偿,因而运算量小.经过实测数据验证,该算法获得了理想的自聚焦.     

基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法

在多通道自聚焦(MCA)和傅里叶域多通道自聚焦(FMCA)的基础上,该文提出一种基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法。该算法同样是直接在线性代数的理论框架下推导得到,能够在不迭代的情况下进行相位误差的估计和补偿以实现SAR图像的聚焦。该算法不像MCA和FMCA那样在图像域估计相位误差,而是在距离压缩方位多普勒域(方位未压缩)里进行相位误差估计。同时该算法不需要SAR成像场景中含有低散射区的假设,从而使其能够应用于条带模式SAR。不同情况下条带SAR数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性。     

基于FRFT的非均匀转动目标ISAR自聚焦算法

在ISAR成像中,目标的非均匀转动会引入与散射点位置有关的相位误差,无法用统一的相位误差函数表示,而散射点子回波的相位精度对于ISAR自聚焦的相位校正非常重要.针对加速转动的目标,提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FRFT:fractional Fourier transform)的自聚焦算法.在预先选定的距离单元上,利用分数阶傅里叶变换提取最大功率散射点对应的调频信号,并以该信号为参考信号消除目标平动引起的相位误差.利用同样的方法,在多个距离单元上提取最强散射点对应的调频信号,并对调频信号的估计值加权平均,得到非均匀转动参数的最优估计,进而对信号非均匀采样,消除非均匀转动的相位误差.仿真结果验证了该算法能够很好地消除相位误差.     

基于半正定规划的压缩感知线阵三维SAR自聚焦成像算法

线阵合成孔径雷达(Linear Array Synthetic Aperture Radar, LASAR)3维成像技术是一种具有重要潜在应用价值的新体制成像雷达,压缩感知稀疏重构是近几年实现LASAR高分辨3维成像的热点研究之一。但相对于传统2维SAR,受线阵稀疏分布及阵列-平台2维联动,压缩感知LASAR成像面临回波数据欠采样、多维度高阶相位误差等问题,传统SAR自聚焦算法难以适用于压缩感知LASAR 3维稀疏自聚焦成像。为克服欠采样条件下多维度高阶相位误差对LASAR成像的影响,该文提出了一种基于半正定规划的压缩感知LASAR自聚焦成像算法。首先,结合压缩感知成像理论、图像最大锐度及最小均方误差准则,构造欠采样条件下稀疏目标的相位误差估计模型;其次,利用松弛半正定规划方法估计相位误差;最后,利用迭代逼近方法提高相位误差估计精度,实现压缩感知LASAR高精度稀疏自聚焦成像。另外,通过主散射目标区域提取,仅采用主散射区域进行相位误差估计,进一步提高自聚焦算法运算效率。仿真数据和实测数据验证了该文算法的有效性。      

一种非均匀转动目标的ISAR自聚焦算法

在ISAR成像中,目标的非均匀转动会引入与散射点位置有关相位误差,无法用统一的相位误差函数表示,因此通常的自聚焦方法难以消除。针对加速转动目标,本文提出了一种基于离散调频傅立叶变换(discrete chirp-Fourier trans- form)的自聚焦算法。在预先选定的距离单元上,利用离散调频傅立叶变换提取最大功率散射点对应的调频信号,并以之为参考信号消除目标平动引起的相位误差。然后,利用同样的方法,在多个距离单元上提取最大功率散射点对应的调频信号,根据该散射点信号估计目标非均匀转动的参数,并进行非均匀采样,去除非均匀转动的相位误差。将该算法应用于仿真试验和实测数据的ISAR成像中,都得到了较好的聚焦结果。     

一种适用于机载SAR的改进PACE自聚焦算法

PACE算法是一种新的非模型的高性能SAR图像自聚焦算法,可以有效提取SAR图像中高频相位误差。由于PACE算法直接以图像相位误差校正值系列为待估计参量,计算量巨大,该文从提高PACE算法的执行效率的角度出发,提出了一种插值PACE算法(IPACE)。IPACE算法以图像对比度函数为目标函数,以待估计的相位校正矢量中的若干个相位校正值为自变量,通过拟牛顿算法迭代获得它们的最优估计,然后通过插值获得整个相位误差校正矢量的最优估计值。IPACE算法可以有效地减少待估计变量的个数,提高算法的执行效率,同时几乎不降低算法的聚焦性能。实际相位误差未知的超宽带SAR回波数据的聚焦结果表明了该算法能显著改善图像的质量,是一种鲁棒性良好的图像自聚焦算法。     

基于先验知识的SAR两维自聚焦算法

传统的SAR(Synthetic Aperture Radar)两维自聚焦算法没有充分挖掘残留相位误差所特有的内部结构信息,是对残留相位误差的一种盲估计,实际应用时在估计精度和计算效率等方面还受到一定限制.本文以极坐标格式算法为例,详细分析了成像算法处理后残留两维相位误差的解析结构,并利用这种先验辅助知识,提出了一种基于一维估计/两维校正的自聚焦算法.算法只需直接估计方位一维相位误差,然后利用两维相位误差内部所特有的结构信息,将一维相位误差映射得到两维相位误差,从而实现精确的两维自聚焦.实测数据处理结果验证了本文算法的有效性.     

机载UWB SAR图像中残余相位误差的补偿算法

已经初步聚焦的超宽带合成孔径雷达图像需要补偿残余的相位误差，才能进一步提高图像的聚焦性能。首先建立了适合机栽UWBSAR成像几何的相位误差模型，并分析了其特点；然后针对模型特点，对条带式相位梯度自聚焦算法作出改进，同时提出一种基于空不变因子估计的加权相位梯度自聚焦算法。最后，由一段实测UWBSAR图像补偿结果检验了算法的可行性。     

一种加权最小熵的ISAR自聚焦算法

基于加权最小二乘估计(WLS)的最小方差准则,根据各个距离单元的相位方差的差异,该文提出了一种加权最小熵的ISAR自聚焦算法,利用加权熵建立代价函数,通过迭代算法估计误差相位以实现运动误差补偿。该算法具有较高的鲁棒性,相对于传统最小熵ISAR自聚焦算法,能够有效提高迭代的收敛速度,并且权值系数的应用可以有效降低杂波和噪声的影响,从而取得更好的聚焦效果。基于仿真数据和实测数据的实验验证了该算法的有效性。     

基于PHAF的多普勒参数估计

在通常情况下,多普勒参数是影响SAR成像质量的主要因素。目前,估计多普勒参数的算法主要有Mapdrift、相位梯度自聚焦以及对比度最优自聚焦等自聚焦算法,这些算法有一个共同的缺点,不能估计并补偿高阶多普勒参数。该文通过基于乘积型高阶模糊度函数(Product High-order Ambiguity Function, PHAF)算法来估计多普勒参数的新方法,该方法无需利用惯导数据预先计算多普勒调频斜率初值,可与杂波锁定并行完成,并且具有估计高阶多普勒参数的能力。仿真实验比较了PHAF和MapDrift分别在小信噪比,存在高阶误差时的自聚焦能力。结果说明该算法计算量小、鲁棒性强、估计精度高,在小信噪比情况下仍可得到较准确的估计结果。最后给出的成像结果说明该文提出的算法能够大大改善成像分辨率。     

海杂波多分形特性分析及小目标检测技术研究

为判定海杂波是否具有多重分形特性,采用小波模极大值法和多分形消趋势波动分析法对任一距离单元的实测海杂波数据进行分析,提出一种基于时间-距离单元-幅度图法对多距离单元海杂波数据进行分析,分析结果表明海杂波具有多分形特性,尤其是海杂波数据含有小目标情况更为明显。通过分析还发现当Rényi参数q<0时,距离单元含小目标的广义分形维明显大于其它距离单元只含海杂波的广义分形维;而当q>0时,这种规律不是很明显,因此提出一种基于不同距离单元间广义分形维偏差的方法来检测海杂波背景下小目标,实验结果表明该方法是有效的。      

基于Hurst指数差异的海面小目标检测

针对传统舰载雷达和岸基雷达很难检测出海杂波背景下小目标的现状,提出一种基于Hurst指数差异的方法来检测海杂波背景下小目标。该算法基于小波分析法：计算各种极化方式下不同距离门的海杂波的Hurst指数,分析发现距离门含有小目标的Hurst指数明显大于距离门只含有海杂波的Hurst指数,而只含有海杂波的不同距离门间Hurst指数变化较小,因此可基于不同距离门的Hurst指数差值作为检测小目标的标准。实验证明,该算法可在没有任何先验知识条件较准确地检测出海杂波背景下的小目标。     

一种非均匀环境下的MIMO雷达STAP算法

用来处理机载天线阵列所获数据的自适应技术被称作空时自适应处理技术。为了准确估计出检测距离单元杂波干扰的统计特性,传统的STAP算法要求训练样本和待检测样本中的杂波干扰应该是独立同分布（IID）的。但对于MIMO雷达体制和在雷达实际工作的非均匀杂波环境下很难做到这一点。本文将适用于均匀杂波环境的子空间算法推广到了非均匀环境下,仿真结果表明推广后的子空间算法在非均匀杂波环境下有着优秀的性能。     

Improved adaptive-beamforming target for self-calibrating adistorted phased array

An improved adaptive beamforming procedure is presented for self-calibrating a distorted phased array. The multiple scatterer algorithm (MSA) combines the echoes from several range bins to synthesize a beamformer that is less perturbed by clutter than the basic dominant scatterer algorithm (DSA). It was tested using experimental microwave echoes from industrial sites near Phoenixville, PA. It was found that the MSA can synthesize a nearly ideal beamformer using the echoes from three range bins having good beamformers, and that it can improve the image quality using the echoes from three bad beamformers, each of which is incapable of phase cohering the array by itself     

一种基于图像最大对比度的联合ISAR方位定标和相位自聚焦算法

针对特显点选取易受噪声影响这一问题,该文提出一种基于全局图像最大对比度的逆合成孔径雷达(ISAR)方位定标算法,并在实现方位定标的同时完成距离空变相位补偿自聚焦。该方法以图像对比度作为代价函数,利用BFGS算法实现代价函数的最大化高效求解,获得目标信号的距离空变调频率,进而计算目标有效转动角速度,实现方位定标和距离空变相位自聚焦。仿真和实测数据实验对比验证了该算法的有效性和稳健性。     

K分布杂波下基于M-CPSO的散射中心参数估计

研究了非高斯K分布杂波条件下雷达目标散射中心参数估计问题,提出一种基于协同粒子群优化(CPSO Coop- erative-Particle Swarm Optimization)算法的M估计方法。针对K分布杂波的非高斯尖峰特性,首先利用M估计中的损失函数构造出散射中心参数估计的目标优化函数,然后利用协同粒子群算法,通过迭代优化得到目标的散射中心参数。该方法能够同时得到散射中心幅度和位置的稳健估计,通过与基于子空间的估计方法进行仿真实验对比,结果表明,在K分布杂波条件下该方法能够的得到更好的估计结果。     

A sub-millimeter accurate microwave multilevel gauging system forliquids in tanks

A microwave multilevel gauging system employing a frequency-stepped continuous-wave radar measurement technique is described in this paper. A conventional frequency-modulated continuous-wave radar technique is normally employed only to find the level of the liquid surface in storage tanks. The system described here also detects a second level, e.g., the tank floor or an impurity level. If this second reflection dominates, distance measurement with the inverse Fourier transform (IFT) results in poor resolution and shows a very high range error for small gaps between these two scatterers. For estimating the exact time delay and amplitude of the reflection from each scatterer, an optimal signal-processing algorithm is derived, based on a reference model. Performance of the multiple target-detection reference model is illustrated using measured data obtained with an HP-8510 network analyzer. It is demonstrated that the reference model offers a significant enhancement of resolution over the standard processing IFT algorithm and is insensitive to noise and clutter signals. The described system achieves a time-delay accuracy with a bandwidth of Δf=1 GHz, which corresponds to a range error of ±0.2 mm     

基于相似性度量的非正侧阵杂波谱补偿方法

在非正侧阵雷达中的杂波谱随距离发生变化,造成杂波统计特性估计不准确,空时二维自适应处理中滤波器的杂波凹口变宽.为了克服这个难题,根据杂波模型提出了一种基于相似性度量的谱补偿方法.该方法首先将待检单元的导向矢量与相邻单元的导向矢量进行内积,作为谱结构相似性的度量,然后依此度量值,对接收数据的杂波协方差矩阵进行加权处理,最后用传统的空时自适应算法进行杂波抑制.仿真证明了该方法可以有效地消除杂波谱的非平稳性,提高雷达抑制杂波的性能.     

非高斯背景下基于ODV的距离扩展目标检测器

 本文研究了球不变随机向量杂波背景下的距离扩展目标检测问题.给出了修正的距离扩展目标检测器MSDD,推导了相应的虚警概率与检测阈值的解析表达式.MSDD需要事先估计目标散射点个数,而散射点个数估计失配时会出现严重的信杂比损失,针对这一问题,利用有序数据方差估计散射点个数,提出了ODV-MSDD检测器.仿真结果表明,ODV-MSDD对目标所占距离窗的大小具有很好的鲁棒性,并且其检测性能随着目标散射点个数、阵元数以及杂波尖峰的增加而提高.与MSDD相比,ODV-MSDD能根据实际观测数据自适应地估计散射点个数,有效提高检测器性能,增强系统的鲁棒性.     

一种基于波束-频域处理的自适应波束形成方法

在天波超视距雷达中 ,通道之间的频响不一致影响了自适应波束形成的性能。去斜处理使得不同距离对应于不同频率 ,故不同距离单元的幅相不一致性与不同的频率相对应。经距离维FFT处理后 ,各路之间的通道不一致性得到降低 ,带内起伏趋于固定。基于上述特性 ,本文提出一种波束 频域处理方法 ,该方法不仅有效对消干扰 ,同时不会恶化天线方向图。更重要的是该方法降低了处理维数 ,减少了计算的复杂度。