一种复合微动空间目标窄带成像方法

提出一种复合微动空间目标窄带成像方法。由于窄带雷达在目标检测和跟踪等方面的优势,窄带雷达被广泛用于空间目标探测中。对空间微动目标,微动产生时变多普勒调制,蕴含了目标的重要结构信息,通过对时频图像应用逆约旦变换方法可获取目标各散射点的位置,实现窄带成像。窄带成像降低了对雷达带宽的要求,在空间目标探测上具有优势。然而,在实际探测场景中,目标运动表现为微动和平动的复合叠加,使窄带成像方法失效。在建立复合微动空间目标雷达回波模型的基础上,分析目标的时变多普勒调制特性,提出一种复合微动窄带成像方法,该方法首先基于时频相关系数估计微动周期,利用多普勒相消方法去除平动影响,估计目标平动参数,进而实现平动补偿,最后基于逆约旦变换方法实现窄带成像。所提方法不受目标平动影响,能有效实现复合微动空间目标的窄带成像。     

一种基于参数估计的运动舰船SAR成像方法

海面舰船不仅存在自身动力带来的平移运动,还受风浪等影响存在摇摆运动和振荡运动等复杂运动形式,传统SAR成像算法难以获得聚焦舰船图像,首先建立了海面振荡舰船和摇摆舰船的SAR成像几何模型,在此基础上了推导并分析了回波信号特点,针对回波特点提出了基于附加多普勒参数估计与补偿的舰船成像方法,使用平滑伪魏格纳分布（SPWV）提取并估计附加多普勒参数,能够明显改善振荡舰船和摇摆舰船SAR成像的聚焦效果,最后通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

海面SAR时域回波信号可视化仿真计算

利用计算机来模拟合成孔径雷达回波信号是雷达系统仿真中重要的一部分。借助雷达目标的高频电磁散射特性,运用图形电磁计算方法,开发了可快速、有效地获取合成孔径雷达回波信号的方法,可为合成孔径雷达成像提供原始的雷达回波数据。以起浪海面为目标实例,利用海浪频谱构建海面的几何模型,针对此海面模型,运用高频散射机理,实时可视化地计算其电磁波回波场强以及模拟出时域回波信号。利用条带式合成孔径雷达成像方法,通过该回波信号仿真出海浪面的合成孔径图像,验证了该方法有效性。     

基于图像对比度的舰船目标成像算法

针对舰船目标ISAR成像时舰船随机摆动对于成像质量的影响,提出了一种同时基于多普勒中心估计和图像对比度准则的最优成像时间段选择方法。该方法根据海舰船回波的实际数据,估计各个回波的多普勒中心频率,并根据多普勒中心曲线选取舰船目标的线性成像段。然后,通过采用图像对比度准则,对该线性段进行处理。相比已有的方法,本文的成像效果更好。该方法易于实现且运算量较低,适用于实时应用。仿真数据的处理结果验证了本文所提方法的有效性。     

海上风电机雷达回波及其微多普勒特征

精确模拟海上风电机雷达回波并提取其微多普勒特征,是解决海上风电场对邻近雷达台站无源干扰的关键问题。由于现有算法将风电机所处的海面背景直接以平面良导体等效而过于简单,且传统的等间距散射点模型无法表征风电机叶片的三维异形曲面特征。为此,在回波求解时引入粗糙海面前向复反射系数,同时结合风电机的三维散射点等效模型,提出了基于时域回波电场的海上风电机雷达回波数值模拟算法。根据矩量法中RWG函数离散电场方程的思想,建立风电机三维散射点等效模型。考虑到电磁波作用在海面时的畸变效应,利用粗糙海面前向复反射系数推导出了时域回波电场求解公式,并获取了海上风电机雷达回波的模拟结果。最后,将风电机海面背景下的回波微多普勒特征与自由空间下的进行对比,证明海面背景不可忽略。进一步采用控制单一变量的方法分析了微多普勒频移的海况响应特性,即浪高的均方根与多普勒频移呈负相关。这也为后续海上风电机回波的识别与滤除提供理论参考。     

基于S-Method分布的微多普勒特征分析

微多普勒特征是雷达目标所具有的独特特征之一,对目标的分类、识别具有特殊的意义.研究高精度时频分析方法在分析目标微动特性中的作用,可以为后续目标识别提供很好的支撑.S-Method分布作为一种新型的时频分析方法,它基于短时傅里叶变换来实现,减少了分析过程中的运算量,同时能较好地解决交叉项问题.首先对弹道导弹弹头的微动模型进行建模,推导得到微动模型的理论微多普勒频率,然后采用S-Method分布对回波信号进行时频分析仿真实验,获得弹头目标章动的高精度的时间-微多普勒频率图.通过比较其在分析过程中的时频分辨率、交叉项,具体阐述S-Method分布在时频分析中的优势.因此可以将S-Method分布应用于雷达目标微多普勒分析中,分析实时变化的微多普勒频率特征.     

一种改进的复合运动空间目标微动周期估计方法

提出一种基于Viterbi算法与时频差值平方和序列的微动周期估计方法。雷达目标的微动状态与目标动力、结构高度相关,不同目标具有显著的差异性,反映了目标的重要信息,可用于辅助目标探测及识别,具有重要作用。在雷达目标微动特性的研究中,诸如导弹等空间目标是研究的热点,目前已发表了大量关于空间目标的微动特征提取方法。对空间目标,其通常是平动与微动相耦合的复合运动目标,在进行微动特征提取时需考虑平动的影响。针对复合运动空间目标进行研究,提出一种基于Viterbi算法与时频差值平方和序列的微动周期估计方法,其中Viterbi算法可在低信噪比情况下目标瞬时多普勒的鲁棒估计,时频差值平方和序列则能够有效去除目标平动的影响,所提方法具有良好的估计性能。仿真结果验证了估计方法的有效性。     

应答式旋转目标的微多普勒研究

在旋转飞行目标的飞行过程中,目标旋转产生的微多普勒会在接收信号中产生调制,会对运动参数测量产生影响。微多普勒频率由于其时变的性质,在不同条件下对运动参数的测量也有不同程度的影响。通过结合应答机工作模式,推导了合作式旋转目标的微多普勒模型,基于此模型给出了接收信号的理论模型,验证了微多普勒对接收信号的调制及频谱影响,通过试验仿真验证了模型的正确性,并分析了试验仿真结果,最后给出了适于不同运动参数测量的观测区间。     

基于微动特征提取的太赫兹雷达目标检测算法研究

微多普勒现象是微动目标在极高频雷达照射下重要的特征属性之一,已广泛应用于雷达目标成像与识别方面。但是,目标微多普勒现象可能会在一定程度上导致雷达检测概率的降低,这在太赫兹频段尤为明显。本文结合目标微动特征,建立了一种新的信号检测模型,在原有常规目标检测模型的基础上,考虑了微动特征参数,该参数由时频分析算法提取。仿真结果显示,基于微动特征提取的信号检测模型可有效的提高雷达检测概率,在13dB的信噪比下,针对一定的虚警概率,检测概率可提高13%左右,对太赫兹雷达系统设计具有重要的理论意义。     

基于相位函数的ISAR目标转角估计方法

逆合成孔径雷达(ISAR)二维像经过正确定标,能够获取目标的形状和尺寸等二维信息。ISAR二维像的径向距离分辨率由雷达带宽决定,横向距离分辨率由雷达工作波长和目标转角的比值决定。根据目标转角与回波相位之间的关系,计算回波的相位差导数估计转角。该方法选择信号幅度较强的距离单元,对回波信号进行相位解缠,根据距离单元的相位差导数估计目标的转速,计算方位向距离分辨率,实现定标。仿真结果表明,该方法可以对ISAR二维像尺寸进行定标。     

太赫兹频段目标微多普勒信号特征分析

微多普勒运动是近年来高分辨雷达目标观测的重要研究内容之一,对微动目标的运动特征提取与识别已成功的应用于雷达研究的诸多领域。本文首先对典型的微动模型进行数学建模,并在对几种典型微动形式的微多普勒信号进行理论推导的基础上,对太赫兹频段和X频段的微多普勒现象进行了仿真比较,从仿真结果中可以看出,在微动特征较小的情况下,基于X频段的雷达观测手段已几乎失效,很难对运动特征提供有用的观测信息,同时,仿真结果验证了太赫兹雷达系统对厘米或及毫米量级微动观测的有效性,为进一步开展太赫兹频段下高分辨率目标观测及成像研究提供理论依据。     

微多普勒通道间特性对SAR GMTI性能影响分析

现实环境中,地面目标在具有平动的同时常会叠加周期性的微动,如汽车的怠速抖动等.传统的合成孔径雷达地面运动目标检测技术(SAR-GMTI)主要集中于目标匀速、匀加速等平动形式,无法对微动造成的非线性相位历程进行处理.而目标微动产生的微多普勒会在SAR成像中使目标沿方位向出现等间隔的散焦点——"鬼影点".按照传统的GMTI理论,目标平动速度很小时,其多普勒很难与杂波区分,从而无法实现目标检测.通过对机载多通道SAR"一发多收"模式下地面振动目标运动建模,推衍出了地面振动目标在不同通道内的图像域回波表达式及通道间各鬼影点的干涉相位.通过仿真验证了该干涉相位的正确性,并量化分析了随载频、振动角频率、径向平动速度变化时,各鬼影点空域导向与杂波导向的正交区分度,从而证明即使目标的平动多普勒很小甚至为零时,利用微多普勒带来的空域信息检测地面运动目标仍具有充分的可靠性.     

雷达属性散射中心的快速目标分类和参数估计

雷达属性散射中心模型的属性参数能够提供目标更为丰富的重要信息,属性散射中心参数估计对解析雷达目标有着极其重要的研究意义。针对雷达属性散射中心模型,提出了基于深度学习的雷达属性散射中心快速目标分类和参数估计的技术。首先利用ViT (vision transformer)深度学习网络将雷达属性散射中心分类为局部式和分布式两类,然后基于TS2Vec框架构建针对属性散射中心参数估计的卷积神经网络(convolutional neural network for attribute scattering centers, ASCNN),最后分别对两种数据进行训练以实现局部式和分布式属性散射中心的参数估计。基于属性散射中心模型展开数值实验,实验结果表明,该方法对雷达属性散射中心目标分类的准确率高达99%以上;雷达属性散射中心参数估计的速度超过传统方法的10 000倍以上,且精度更高,验证了所提方法的有效性和优越性。     

基于FPGA内嵌DSP硬核的脉冲压缩设计与实现

在伪随机编码体制的超宽带雷达中,原始回波信号的实时脉冲压缩是信号处理的首要和关键步骤。由于超宽带雷达的采样率高、数据量大,而微处理器处理速度和DSP芯片运算能力有限,提出了一种基于 FPGA 内嵌DSP硬核的快速实时脉冲压缩方法。基于时间域的互相关算法,通过调用FPGA中的DSP硬核进行并行计算,并结合流水线模式,实现快速实时脉冲压缩。仿真与实验结果表明,本文的方法能很好地实现超宽带雷达原始回波信号的快速实时脉冲压缩。     

脉内调相脉间跳频雷达信号的处理

本文是对非连续谱雷达信号体制的研究,结合了相位编码信号和跳频信号提出一种脉内调相脉间跳频信号。研究了该信号提取信息的处理方法,根据其信号形式,对相同载频频率的不同脉冲,实现脉间多普勒处理,通过对回波信号的频谱变换获得目标的速度信息。根据信号的编码特性应用采样相关进行距离处理。仿真结果表明该方法可获得比较理想的速度、距离信息。     

一种改进的 MP-WVD 滚动轴承信号时频分析方法

针对魏格纳维利分布(WVD)方法直接对轴承振动信号进行分析时存在交叉干扰项的问题,提出一种基于改进匹配追 踪(matching pursuit,MP)算法与 WVD 的滚动轴承信号时频分析方法。 首先,根据对轴承振动信号的分析,确定 MP 算法中字典 原子的基函数,并通过相关滤波法确定原子参数,完成字典构造。 然后,利用快速傅里叶变换(fast Fourier Transform,FFT)计算 信号与字典中原子的互相关谱,替代 MP 算法中的内积运算,对信号进行稀疏表示,迭代过程中根据残差信号的频谱更新字典 中的频率参数。 最后,对稀疏表示结果中的原子进行 WVD 计算,并以原子对应系数为权重将各原子的时频表示线性叠加,完 成信号的时频分析。 实验结果表明,有效提高了 MP 算法的计算速度,并且与 3 种 WVD 改进算法相比,本文方法时频分析结果 的时频聚集程度更高,可以更好地克服 WVD 方法中的交叉干扰项,为滚动轴承信号的时频分析提供新的解决方法。     

协同压制雷达系统的稳健资源分配方法

针对多站雷达系统部分参数只能通过参数估计获得，受限于参数估计的精度而造成的协同干扰性能下降的问题，提出了一种多干扰机联合干扰波束和发射功率的稳健资源分配方法。首先，采用多个目标在干扰环境中PCRLB的总和作为干扰性能的指标；然后，基于干扰信号模型、压制干扰环境下的雷达回波信号模型以及干扰支援编队的几何位置，将雷达系统参数估计的不确定性所导致的泛化误差与干扰波束和发射功率相结合，建立带有干扰资源约束条件的稳健资源分配方法；最后，考虑到资源参数的耦合性，采用基于遗传算法的两步分解方法对其进行求解。仿真结果表明，本文提出的稳健资源分配方法能有效降低雷达系统对多目标的跟踪性能，提高了多干扰机对雷达系统的协同干扰能力。