强背景杂波下的地面运动目标干涉式三维成像

基于逆合成孔径雷达(ISAR)成像与干涉式测角原理的结合,该文提出一种地面运动目标的干涉式雷达三维成像方法。利用获得的角运动参数对回波信号在原始数据域进行补偿,完成对应干涉天线上的复图像对准。按照目标散射中心点的空间位置,重构运动目标的三维图像。该文提出的基于线性调频信号拉伸处理的杂波剔除方法,在用干涉技术进行三维成像之前剔除强背景杂波,方法简单易于工程实现。仿真结果证明了该方法的有效性。     

利用非线性拟合抑制前视探地雷达杂波

在前视探地雷达中,当点散射源位于照射区域与成像区域间时,其回波信号经合成孔径成像处理后将会在成像区域的边缘产生虚假的目标图像,增加雷达的虚警率,文中通过分析这类信号的特征,提出了一种抑制该类信号的杂波抑制方法。该方法利用顶点变化的抛物线Radon变换在参数空间获取杂波参数;利用非线性拟合方法重构杂波,实现杂波抑制。通过对实测数据进行处理,结果表明,所提杂波抑制方法很好地抑制了这类杂波,信杂比得到显著提高。     

转角速度矢量估计和三维ISAR成像

逆合成孔径雷达成像中,观测目标通常具有明显的几何特性,且随目标转角的变化,其在成像平面的投影也随之变化.提出了利用Radon变换估计线性几何目标在各次"快照"的变化位置,估计雷达视线角和转角速度的方向,并对其三维位置和二维ISAR像建立映射关系,获得三维图像.由于Radon变换对直线检测具有很强的鲁棒性,该文的方法在已知目标转角模值的条件下对转角方向实现高精度估计,在此基础上可以对线性几何目标实现三维重构.仿真结果验证了算法的正确性.     

一种舰载毫米波雷达海杂波背景下的慢速小目标检测算法研究

掠海飞行慢速小目标的检测一直是雷达信号处理领域研究的热点问题。分析了海杂波数据的统计特性,利用天线扫描间海杂波非相关特性,采取单次扫描脉冲间非相参积累,结合天线扫描间积累和杂波图迭代平滑处理技术,抑制海杂波,积累目标能量,改善检测性能。仿真结果表明利用本方法毫米波雷达能有效检测海杂波环境下的慢速小目标。     

基于改进Hough变换的海面微弱目标检测

海杂波背景下的微弱目标检测是一个具有挑战性的难题。该文提出一种应用改进Hough变换检测海面微弱目标的方法。对海面的距离-时间像进行时间向二次采样,并平滑得到的子图,对平滑图应用边缘检测然后进行Hough变换,在Hough域通过两级门限检测出微弱目标。该方法不依赖海杂波模型,具有通用性,可以在没有海面先验信息的情况下检测微弱目标。实测海杂波数据的处理结果验证了该方法的正确性和实用性。     

基于Radon变换的轴对称目标三维姿态测量方法

为测量轴对称目标的俯仰角和偏航角,提出了一种基于Radon变换的轴对称目标三维姿态测量新方法.首先分析了目标成像模型和三维姿态测量原理;其次采用Radon变换算法提取目标的初始中轴线,然后利用最小二乘拟合法优化得到更加精确的结果;最后,以投弃式温深仪探头为对象,设计了仿真及物理实验来验证所提方法.仿真及物理实验表明,该方法能精确地提取目标的中轴线,中轴线角度平均误差小于0.02°.搭建的双目视觉测量系统可以用于目标三维姿态测量,测量精度满足应用需求.     

低信杂(噪)比情况下机载雷达的 舰船目标成像

传统的针对飞机目标的成像方法一般要求高信杂(噪)比以保证回波的强相关性,然而受海杂波和噪声的影响,舰船目标回波的信杂(噪)比可能不高.本文提出一种低信杂(噪)比情况下机载雷达对舰船目标的成像方法.该方法首先对回波数据进行慢时间尺度变换,去除距离频率-方位时间的二次耦合,再采用最小熵准则对包络斜率进行搜索,校正剩余的距离走动,最后利用分数阶傅立叶变换对多个散射点的参数进行估计,得到舰船目标的瞬态像.理论分析及实测数据的成像结果表明,针对低信杂(噪)比数据的处理,该方法优于传统方法.     

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能。针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制。但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率与空间锥角不再保持一一对应关系,从而影响杂波抑制效果。针对海杂波的运动特性,该文提出一种稳健的基于子空间投影的杂波抑制处理算法,所提算法通过滤波凹口自适应展宽技术和先滑窗滤波后自适应处理技术来提高杂波抑制的稳健性。最后通过仿真的海杂波数据和实测海杂波数据验证了所提算法的有效性。     

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能.针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制.但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率与空间锥角不再保持一一对应关系,从而影响杂波抑制效果.针对海杂波的运动特性,该文提出一种稳健的基于子空间投影的杂波抑制处理算法,所提算法通过滤波凹口自适应展宽技术和先滑窗滤波后自适应处理技术来提高杂波抑制的稳健性.最后通过仿真的海杂波数据和实测海杂波数据验证了所提算法的有效性.     

基于时频脊-Radon变换的海面小目标检测方法

针对海杂波背景下雷达对海面弱小目标探测技术难题,提出一种基于时频脊-Radon变换的帧平滑双特征检测方法。该方法首先采用分块白化方法对海杂波进行抑制,根据抑制后海杂波单元与目标单元在时频域二维平面呈现的不同能量分布特征,对时频脊做Radon变换并在变换域特征空间中提取出峰值和频宽特征。考虑到实际雷达采用的相干脉冲数通常较少（大多情况下为64个或更少）,易导致特征不稳定,进而影响海杂波与目标可分性,为此,通过多帧扫描历史数据和当前帧数据的综合应用,对特征做帧平滑处理以增强可分性。最后采用凸包分类算法,在双特征平面进行融合检测。经2级和4级海况实测数据验证,在同等参数条件下,本文检测方法相比已有基于时频三特征的检测方法、频域CFAR检测方法和分形特征检测方法具有更好的检测性能。      

海面目标ISAR成像的杂波仿真与抑制

对海面目标进行ISAR成像时,会受到海杂波的影响。文中分析了ISAR成像中海杂波的统计分布模型、时间相关特性和空间相关特性,给出了一种相参杂波的仿真方法,并提出了一种ISAR中的杂波抑制算法。仿真算法利用球不变随机过程产生K分布相参杂波,并通过两次线性变换,使得杂波满足给定的时间和空间相关特性。为抑制ISAR信号中的海杂波,本文应用恒虚警检测技术,在预处理的ISAR像上设定一个适当的门限,以保留散射点信号、滤除杂波。最后,仿真结果证明了该算法的有效性。     

Three-dimensional interferometric ISAR imaging for targetscattering diagnosis and modeling

Two-dimensional (2-D) inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging has been widely used in target scattering diagnosis, modeling and target identification. A major shortcoming is that a 2-D ISAR image cannot provide information on the relative altitude of each scattering center on the target. In this paper, we present an interferometric inverse synthetic aperture radar (IF-ISAR) image processing technique for three-dimensional (3-D) target altitude image formation. The 2-D ISAR images are obtained from the signature data acquired as a function of frequency and azimuthal angle. A 3-D IF-ISAR altitude image can then be derived from two 2-D images reconstructed from the measurements by antennas at different altitudes. 3-D altitude image formation examples from both indoor and outdoor test range data are demonstrated on complex radar targets.     

基于稀疏孔径干涉ISAR技术的复杂运动舰船目标三维坐标恢复方法

基于正交双基线的3维干涉逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术可获得目标的3维坐标信息,这对目标的分类与识别是非常有利的。然而,实际情况下回波数据一般都是稀疏的,这对传统的干涉成像技术带来一定的挑战。该文提出一种稀疏孔径情况下的舰船目标3维干涉成像算法,并采用最小熵方法实现回波数据的运动补偿与图像配准,同时基于梯度算子实现对稀疏数据的精确恢复。通过对方位向数据进行参数估计与压缩处理,可获得目标的2维ISAR成像结果,进而基于干涉技术实现对复杂运动舰船目标的3维成像。仿真数据验证了文中方法的有效性。      

Three-dimensional SAR imaging of a ground moving target using the InISAR technique

In this paper, a three-dimensional (3-D) interferometric synthetic aperture radar (ISAR) imaging method for moving targets is presented. This imaging method is based on the ISAR principle and the simple observation that all scatterers on a moving target move in tandem. The angular motion parameters in the cross-range directions could be estimated using the overall range profile of the moving target. Registration of the respective complex images at the two (or more) interferometric antennas can then be achieved via compensating the respective echoes at the raw data level, thus avoiding phase-unwrapping processing and image-resampling processing as required by conventional methods. Finally, a 3-D image of the moving target can then be reconstructed from the 3-D spatial coordinates of these scatterers. Furthermore, the method works well even for a target moving in heavily cluttered environments.     

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。     

基于鲁棒主成分分析的混沌穿墙成像雷达杂波抑制方法

针对混沌穿墙成像雷达的杂波抑制问题,提出一种基于鲁棒主成分分析的杂波抑制方法。该方法首先通过互相关计算得到原始数据,并利用后向投影法聚焦目标能量,提高数据的稀疏性,然后利用鲁棒主成分分析法对聚焦后的数据进行低秩稀疏矩阵分解,从而抑制杂波。实验结果表明,该方法得到的图像信杂比高达20.69 dB,能有效去除杂波干扰,并实现人体目标的精确定位。与传统方法相比,该方法能大幅度提高图像的信杂比,改善成像质量。     

基于弹跳射线法的海面舰船目标三维散射中心快速建模方法

海面舰船目标3维散射中心的快速建模对雷达目标信号快速仿真、特征提取与分类识别等应用具有重要意义。该文结合目标-海面耦合散射的“4路径”模型、随机海面散射修正Fresnel反射系数模型,以及基于射线管积分的快速3维成像等模型与方法,提出一种舰船-海面复合的快速3维成像方法,并通过CLEAN算法建立一种3维散射中心快速建模算法。该算法由于实现了单频、单视角条件下的目标3维成像,并且采用简化的海面模型避免了大量海面面元的构建,因而大大提高了3维散射中心建模的计算效率,从而满足实际工程应用的需求。典型海面舰船目标仿真实验结果表明,与传统基于FFT的3维成像算法相比,在典型计算条件下该算法的计算效率可提高4个数量级。不同海情下,3维散射中心重建的与直接仿真计算的1维距离像历程图和2维像的对比结果,也验证了算法的计算精度。      

基于稀疏孔径的联合稀疏约束干涉ISAR机动目标三维成像

InISAR系统能够实现对目标的3维几何估计,更加有利于目标的分类和识别。同时多功能ISAR/InISAR系统针对的多是机动性很强的目标,在某些情况下对单个目标仅能获取稀疏孔径观测,尤其是在目标存在机动特性的情况下,更是增加了ISAR成像的难度,这些对传统的ISAR成像算法提出了挑战。为了解决上述这些问题,该文针对机动目标提出一种基于稀疏孔径的联合稀疏约束InISAR 3维成像方法。对匀加速转动的目标,回波的多普勒调制可以建模成线性调频的形式,并用chirp-傅里叶字典来表征其机动性。接着将联合的多通道InISAR 2维成像转化为联合稀疏约束的最优化求解问题,并用改进的OMP算法进行求解。然后利用各个通道估计的ISAR图像和调频参数实现对目标的3维几何重构。相比于单通道独立成像,联合多通道稀疏约束成像能获得更好的2维和3维成像结果。最后,进行实测数据实验以验证该文算法的有效性。     

某雷达杂波数据分析及杂波图技术研究

强地物、海浪杂波严重影响目标检测概率。频域杂波抑制手段是雷达信号处理常用的杂波抑制方法。但是,杂波的时空分布特性复杂多变,所以对杂波的幅度、频谱等特性的研究有助于选择合适的杂波抑制方案。结合某雷达实际工程采集数据分析了地杂波和海杂波的时域和频域分布特性,提出了一种基于雷达杂波环境特性自适应选择遗忘因子的杂波图方法,具体分析了该杂波图检测概率。实测数据实验结果证明了该方法的正确性和有效性。