基于电磁特性SAR图像目标识别模板的建立

针对SAR图像目标识别过程中识别模板形成的缺点和难点,提出了基于电磁散射特性SAR图像目标识别模板的数学模型和成像原理。采用一种混合算法计算了复杂目标的雷达截面(RCS),由目标的散射系数σ或RCS值,通过宽带合成孔径原理求出物体散射特性的空间分布,建立了SAR图像目标识别模板。实验验证了其正确性、有效性,以及具有近实时性、目标姿态连续性和精确性等特点,为快速准确地获取SAR图像中的目标信息提供技术支持。     

高分辨率SAR图像桥梁目标仿真与特性分析

该文针对多径散射特征,给出了一种高分辨率SAR图像的仿真与特性分析方法,以桥梁目标为例开展了分析,该仿真方法从SAR工作原理出发,利用几何光学法计算和分析桥梁目标的单次散射情况和多径散射情况,并根据雷达工作原理和成像机理利用散射数据获得仿真SAR图像。文中选择了悉尼大桥为研究对象,利用分辨率为1 m的Terra-SAR数据开展了实验,仿真获得的SAR图像与实际SAR图像的主要散射特征一致,验证了方法的有效性;同时,根据仿真算法的分析过程,文中给出了悉尼大桥SAR图像主要散射特征的细节解释。实验表明,该方法能够有效获得目标的多径散射特征,同时能够有效辅助目标的SAR图像理解工作。      

高分辨率SAR图像散射中心特征提取

合成孔径雷达(SAR)目标检测和识别是SAR实用化的瓶颈技术之一,提取有效的目标特征是SAR目标检测与识别的关键环节。高分辨率SAR图像中,目标属性散射中心特征反映了目标散射中心的位置、类型等信息,精确获取目标散射中心属性特征能够提高对目标的检测识别性能。针对SAR目标属性散射中心特征的提取,该文提出了一种基于改进的空间-波数分布(ISWD)的特征提取方法,该方法首先利用ISWD估计散射中心关于频率与方位角的函数,然后利用该函数来获得目标属性散射中心模型参数。最后利用仿真实验验证了方法的有效性。     

SAR目标属性散射中心特征提取与分析

散射中心是高频区雷达目标电磁散射的基本特征,对SAR图像解译、目标识别等具有重要意义。与经典的理想点散射中心模型相比,属性散射中心模型通过引入散射响应对频率、方位角的依赖因子,可更精确地建模高分辨SAR图像目标的散射特性,但与此同时,由于特征参数的维数更高,因此相应的特征提取方法也更复杂。提出了一种基于CLEAN思想的图像域区域解耦合的近似最大似然估计(RD-AML-CLEAN)高分辨SAR图像目标属性散射中心特征提取方法,并通过仿真SAR图像数据的实验结果对算法性能进行了定性、定量的分析与评估。     

基于电磁散射特性计算的目标SAR图像仿真

目标SAR图像仿真对SAR系统设计与验证、SAR图像几何纠正与地理编码、SAR图像解译和目标识别以及SAR成像处理等具有重要意义.SAR图像仿真总体分为基于信号的仿真和基于特征的仿真,不同应用决定了其相应的仿真方法也各不相同.面向SAR图像解译与目标识别应用,采用基于信号的仿真,研究实现了基于电磁散射特性计算的目标SAR图像仿真,给出了仿真信号的数学模型及仿真流程,并通过简单几何体以及实际目标的SAR图像仿真实验结果验证了其有效性.     

合成孔径雷达目标自动识别研究

讨论了基于物理光学和几何绕射理论的散射中心理论模型,对散射中心模型的各个参数在图像域进行了估计,详细分析了基于散射中心理论的SAR图像目标特征提取算法,采用了先估计目标方位后识别目标类型的目标识别方法以提高目标识别的效率,并利用Delaunay三角化技术提高了目标方位的估计精度.实测MSTAR SAR图像中目标的识别结果表明了该方法的准确性和有效性.     

复杂目标散射中心正向建模数据分析

高分辨率雷达目标识别技术能够有效获取复杂目标信息。提出了基于几何CAD 模型的复杂雷达目标参数散射中心模型的分析方法。该方法完全脱离SAR 图像,紧扣目标的几何及物理性质。基于复杂目标散射中心的正向建模方法,确定了散射体的幅值、频率依赖参数、散射类型、位置以及长度等参数。基于VS2010 平台完成散射中心参数管理软件设计,将各个离散姿态下获取的散射中心数据汇总和归类,完成复杂目标的参数化重构SAR成像。从目标几何特征出发,对复杂目标进行部件分解,借助射线追踪的方法,对射线经过的路径进行分集,可以将不同部件的散射贡献区分开,精确反映复杂目标的散射来源和散射机理。文中的算例说明了复杂目标散射中心正向建模的合理性。     

基于稀疏先验的SAR图像目标方位角稳健估计方法

稳健的高精度目标方位角估计能有效提高SAR ATR的计算效率和识别性能.SAR图像中目标的近雷达主导边界包含较为精确的目标方位角信息,可用于目标方位角估计.由于目标电磁散射特性以及SAR图像斑点噪声的影响,提取的目标近雷达主导边界很不规则,存在"野值"点.本文根据"野值"点稀疏分布的特性,利用最大后验原理提出了一种稳健的方位角估计方法.该方法能够有效检测和剔除主导边界中的"野值",从而提高目标方位角估计的精度和稳健性.针对仅利用距离主导边界估计带来的目标垂直与水平方位的模糊性,基于分割图像中目标区域长宽比特征提出了一种解模糊的新方法.MSTAR实测数据的实验结果表明提出的算法具有较高的精度与稳健性.     

单幅高分辨率SAR图像建筑物三维模型重构

提出了一种利用高分辨率SAR图像进行建筑物提取和三维重构的方法.首先,分析了高分辨率SAR图像建筑物产生的电磁散射的类型,给出了不同类型散射区域的后向散射计算方法,并在此基础上给出了一种利用建筑物三维CAD模型进行SAR建筑物特征区域图像仿真的方法;其次,给出了利用建筑物的二次散射结构确定建筑物底部轮廓位置和方向的方法,并提出了一种基于分布密度函数差异的仿真图像迭代匹配方法,进行建筑物高度的反演.仿真SAR图像后向散射系数用来划分建筑物不同的散射区域,通过计算特征区域之间的分布密度函数差异,以取得最大匹配度值的仿真图像对应的检验高度作为建筑物的反演高度;最后,选用了两幅不同屋顶类型的实际机载高分辨率SAR图像进行建筑物提取和三维重构实验,试验结果较为理想,验证了所提方法的可行性和有效性.     

分析圆柱油罐目标合成孔径雷达图像的新方法

该文提出了一种针对油罐目标的合成孔径雷达(SAR)图像的分析方法。该方法根据圆柱油罐具有圆型边缘和圆柱型外形的几何特点,利用物理光学法(Physical Optics,PO)和增量绕射长度(Incremental Length DiffractionCoefficients,ILDC)理论建立了油罐目标的散射模型,并基于该模型推导了圆柱油罐的散射中心分布特征,同时引入投影映射算法(Mapping and Projection Algorithm,MPA)建立了成像模型,有效利用了单一视角的散射数据进行SAR图像模拟,仿真结果与实际SAR图像散射特征吻合,验证了方法的有效性。同时,利用45组实测数据得到了SAR图像散射中心的特征,并根据建立的散射模型和成像模型,分析和总结了油罐目标SAR图像的主要散射特征,为SAR图像中基于油罐目标的识别领域提供了理论依据。     

L波段雷达电离层高速运动目标ISAR成像补偿方法

目标高速运动和电离层效应都会对低频段宽带线性调频雷达信号的相位产生调制现象,进而降低逆合成孔径雷达(ISAR)成像分辨率。为得到清晰的目标ISAR图像,需有效消除这两者对目标回波的影响。该文首先建立电离层高速运动目标回波的信号模型,再根据目标回波为高阶多项式相位信号的特点,提出基于离散多项式变换的高阶相位估计算法,利用高阶相位估计值进行回波信号相位调制分量补偿,实现ISAR成像的自聚焦。仿真实验表明,该算法可以准确估计回波信号高阶相位参数,提高ISAR成像质量。     

基于SAR实测数据的舰船成像研究

该文基于机载SAR实测数据,对舰船目标成像进行了研究。SAR成像是针对静止目标,舰船目标表现在SAR图像上是散焦的。基于舰船目标的非合作性,可采用ISAR的方法对其进行成像处理,以得到高分辨的舰船图像。该文介绍了如何从SAR实测数据中提取出舰船目标的回波数据,并讨论了对舰船成像比较有效的ISAR运动补偿方法。最后给出了多艘典型舰船的清晰成像结果。该文提供了机载雷达SAR模式工作时对舰船成像的有效处理方法。     

Blind-velocity SAR/ISAR imaging of a moving target in a stationarybackground

A synthetic aperture radio/inverse synthetic aperture radar (SAR/ISAR) coherent system model and inversion to image a target moving with an unknown constant velocity in a stationary background are presented. The approach is based on a recently developed system modelling and inversion principle for SAR/ISAR imaging that utilizes the spatial Fourier decomposition of SAR data in the synthetic aperture domain to convert the SAR system model's nonlinear phase functions into linear phase functions suitable for a computationally manageable inversion. It is shown that SAR/ISAR imaging of a moving target can be converted into imaging the target in a stationary squint-mode SAR problem where the parameters of the squint-mode geometry depend on the target's velocity. A method for estimating the moving target's velocity that utilizes a spatial Doppler analysis of the SAR data within overlapping subapertures is presented. The spatial Doppler technique does not require the radar signal to be narrowband, so the reconstructed image's resolution is not sacrificed to improve the target's velocity estimator.     

MIMO雷达三维干涉诊断成像方法

2维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)成像是目标散射机理高分辨率分析和散射诊断测量的重要手段,现有被广泛采用的技术主要包括转台ISAR和导轨SAR成像技术。相比于传统的2维成像,3维成像可以提供目标局部散射中心在空间的3维位置和散射强度信息。因此,探索新的、可工程化实现与应用的目标3维成像技术是一项极具吸引力的工作。该文提出一种基于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)阵列技术的3维干涉成像方法。首先,设计并试验了一种具有高孔径利用率和通过虚拟孔径实现干涉成像功能的MIMO阵列;其次,分析了MIMO阵列合成的两组虚拟孔径所成两幅2维雷达像的干涉相位与目标散射中心高度之间的关系,发展了MIMO雷达3维干涉成像算法;最后,通过数值仿真和原理样机实验验证了所提方法在目标散射机理分析和诊断测量应用中的可行性和有效性。      

空间目标宽带雷达特征信号仿真建模

空间目标宽带雷达特征信号包括其高分辨一维距离像和二维ISAR图像,空间目标宽带雷达特征信号仿真建模对空间目标探测、识别研究具有重要意义。在光学区复杂目标RCS特征信号计算基础上,重点研究了空间目标宽带雷达特征信号包括高分辨一维距离像和二维ISAR图像仿真建模方法。仿真目标和实际复杂空间目标宽带雷达特征信号仿真建模的实验结果验证了其有效性。     

Enhanced resolution in Sar/ISAR imaging using iterative sidelobe apodization.

Resolution enhancement techniques in radar imaging have attracted considerable interest in recent years. In this work, we develop an iterative sidelobe apodization technique and investigate its applications to synthetic aperture radar (SAR) and inverse SAR (ISAR) image processing. A modified noninteger Nyquist spatially variant apodization (SVA) formulation is proposed, which is applicable to direct iterative image sidelobe apodization without using computationally intensive upsampling interpolation. A refined iterative sidelobe apodization procedure is then developed for image-resolution enhancement. Examples using this technique demonstrate enhanced image resolution in various applications, including airborne SAR imaging, image processing for three-dimensional interferometric ISAR imaging, and foliage-penetration ultrawideband SAR image processing.     

机载干涉SAR/ISAR对地面慢速目标成像研究

该文研究用机载干涉SAR/ISAR技术对地面慢速目标成像,该技术利用SAR成像的距离和横向距离高分辨率,以及干涉仪的空域对消,实现杂波抑制,提高信杂比。动目标的真实方位由相位比较干涉仪测定。进而用ISAR处理得到慢速目标的高分辨图像。文中详细讨论了机载干涉SAR/ISAR系统框图和工作原理,并导出了该系统中SAR、干涉仪空域对消和测向以及ISAR处理的定量关系式。理论分析和初步计算机仿真证明了这项技术的正确性。     

逆合成孔径雷达成像中散射点走动的校正

距离-多普勒算法是ISAR最常用的成像方法,它将目标上的散射点按其距离和多普勒的二维分布形成目标图像。为了得到较高的多普勒分辨率,成像的观测期间目标必须有一定的转角,即存在散射点走动,在分辨率要求较高的场合则会发生越分辨单元走动(MTRC),从而使成像点扩展函数扩散,分辨率下降。本文研究了散射点走动问题,并提出了一种简单而有效的校正方法。计算机仿真和转台数据的校正结果表明,成像质量得到明显改善。     

Experimental 0.22 THz Stepped Frequency Radar System for ISAR Imaging

High resolution inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging is demonstrated by using a 0.22 THz stepped-frequency (SF) imaging radar system. The synthesis bandwidth of the terahertz (THz) SF radar is 12 GHz, which are beneficial for high resolution imaging. The resolution of ISAR image can reach centimeter-scale with the use of Range-Doppler algorithm (RDA). Results indicate that high resolution ISAR imaging is realized by using 0.22THz SF radar coupled with turntable scanning, which can provide foundations for further research on high-resolution radar image in the THz band.     

逆合成孔径雷达成像干扰仿真研究

在介绍逆合成孔径雷达(ISAR)运动补偿及成像原理的基础上,重点对ISAR的抗压制干扰能力进行了分析和仿真,并将ISAR与普通脉压雷达、合成孔径雷达的抗压制干扰能力进行了对比。研究结果表明,由于ISAR成像必须经过运动补偿处理,这一弱点使其抗压制干扰能力相对较差。