基于MIMO雷达的高分辨成像方法

以实现对空中目标的高分辨成像为目的,文章提出了基于MIMO雷达的技术解决方案.首先分析了MIMO雷达的工作原理和实现形式,而后建立了MIMO雷达成像模型,并推导出MIMO雷达多通道回波与目标空间频谱的对应关系.通过分析目标空间频谱的支撑区分布,论证了MIMO雷达阵列方位向的高分辨成像能力.最后进行了成像仿真实验.结果表明:在同等接收阵列条件下,MIMO阵列与实孔径阵列相比方位分辨率能够得到数倍的提高.     

基于谱外推的虚拟孔径阵列旁瓣抑制技术

分裂发射虚拟孔径阵列是MIMO成像雷达中常采用的一种阵列结构,其在稀疏分布的情况下存在高旁瓣问题。阐述了MIM0雷达的空间谱成像理论,并从谱填充的角度分析了在分裂发射虚拟孔径阵列中高旁瓣产生的原因,进而提出一种基于谱外推的分裂发射虚拟孔径阵列旁辨抑制方法。该方法利用AR模型在二维空间谱域进行数据外推处理,从而得到完整的空间谱支撑域,在保持分辨率的同时有效地抑制了旁瓣。仿真数据和实测数据处理验证了该方法的有效性。     

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。      

MIMO雷达成像外场实验研究

以MIMO雷达的成像性能为研究对象,本文首先探讨了MIMO雷达的成像原理,论证了MIMO雷达的高分辨成像能力.而后构建了MIMO雷达成像实验系统,利用波束形成聚焦成像的方法对外场实验数据进行了处理,初步验证了MIMO雷达优良的成像性能.最后的成像结果表明:MIMO雷达的方位分辨率较同等接收阵列的实孔径方式提高约158%,同时旁瓣电平比实孔径方式降低约3dB.     

临近空间MIMO STAP阵列优化和正交编码分集研究

临近空间MIMO雷达可实现高分辨率、大测绘带成像和高性能动目标显示功能。针对MIMO雷达动目标显示中均匀阵列性能较差、稀疏阵列会导致栅瓣进而出现盲速和一定尺寸平台上天线长度受限的问题,提出了以降低最小可检测速度为准则的MIMO天线阵列优化设计方法,通过对长度限制条件下的发射、接收天线阵列的联合优化,结合具有良好自相关和互相关性能的二相编码正交信号,实现了尺寸受限平台上MIMO雷达STAP功能。仿真比较分析了不同天线阵列结构下的STAP性能,验证了本文方法的有效性。      

基于压缩感知的稀疏阵列MIMO雷达成像方法

针对MIMO雷达对空目标单次快拍成像时天线数目较多问题,该文提出了一种稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。首先分析了MIMO雷达天线的稀疏布阵方式,其次结合压缩感知理论具体阐述了稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。该方法不仅能够对运动目标实现单次快拍成像,避免了目标机动带来的运动补偿难题,同时又能够大幅减少MIMO雷达的天线规模,便于工程实现。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于空间特征的MIMO穿墙雷达墙杂波抑制

在穿墙成像中,墙体反射波相对于目标回波具有很强的能量,因此对目标的成像及检测造成严重干扰。传统的空域滤波方法基于单发单收阵列体制,利用墙体空间特征不变性有效地抑制墙体杂波。随着MIMO技术越来越多的应用于穿墙雷达,墙体空间特征发生变化,该方法不再适用于MIMO穿墙雷达回波。为解决这一问题,该文分析了MIMO穿墙雷达回波中墙体与目标回波的空间特征,参数化建模结果表明,墙体回波的空间特征与天线阵列的位置无关且具有对称性,而目标回波不具有该特性。根据两者的这一差异,该文提出对称消去法来消除墙体回波。仿真结果表明该方法能够有效地消除墙体杂波,且能够保留目标的全部信息。     

基于阵元局部分布特征的MIMO雷达阵列设计方法

MIMO雷达采用多发多收的工作模式,减少了天线和收发模块的数量,降低了系统的成本和复杂性,被广泛应用于城市反恐、灾后救援等领域。针对现有二维MIMO雷达阵列存在旁瓣高、成像质量差的问题,本文提出了一种基于各天线单元局部特性的二维MIMO阵列设计方法,设计了等效阵元投影局部密度和二维局部密度两个优化对象,以及边界约束和最小间距约束两个约束条件,通过对方形均匀MIMO阵列进行迭代优化,得到旁瓣更低的阵列排布形式。仿真和实测实验结果表明,本文所设计的二维MIMO阵列的成像结果有更低的旁瓣,且在生命体征检测和人体姿态重构等雷达应用领域都有很好的探测性能,为人体目标的多域信息感知提供了可能。     

基于Capon谱的MIMO雷达目标检测性能分析

密集多输入多输出(MIMO)阵列式雷达技术的一个重要方面,一般而言,MIMO雷达以距离为参数进行目标检测.文中基于Capon、APES等自适应参数估计算法,针对密集MIMO阵列,提出了一种以方位为参数的目标检测方法.以Capon谱为例,通过蒙特卡洛试验,仿真分析了这种检测的性能.结果表明,检测概率和虚警概率相同时,Capon谱检测方法的信噪比要求比传统检测高6 dB ～ 10 dB,因此,可认为密集MIMO阵列不适合利用自适应参数估计算法进行目标检测.     

艇载稀疏阵列MIMO雷达地面运动目标成像方法

本文针对地面运动目标成像问题,提出了基于平流层飞艇平台的稀疏阵列MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达的成像方法.该方法首先利用MIMO雷达阵列对观测场景进行空间并行采样获取其散射信息,其次由于两次脉冲回波信号中的运动目标信息不同而地杂波(或静止地物)信息相同,因此利用一次相消技术抑制回波信号中的地杂波分量.然后基于观测场景中运动目标的稀疏特性,将压缩感知理论引入到对运动目标重建过程中.该方法可有效避免地面运动目标成像时的地杂波干扰和运动补偿问题,同时采用稀疏阵列可大幅减少天线阵元个数,从而降低对飞艇平台的要求和系统成本,便于工程应用.最后利用仿真实验验证了该方法的有效性和可行性.     

Mimo radar imaging model and algorithm

Based on the array architecture of multiple transmitting/receiving antennas, Multi-Input Multi-Output (MIMO) radar provides a new mechanism for radar imaging technology. In order to explore the processing approach to this imaging mechanism, the two dimensional (2D) imaging model of MIMO radar is established first, and the spatial sampling ability is analyzed from the concept of spatial convolution of the antenna elements. The target spatial spectral filling format of MIMO radar with monochromatic transmitting signal is described. High-resolution imaging capability of MIMO radar is analyzed according to spatial spectral coverage and the corresponding imaging algorithm is presented. Finally, field imaging experiment is used to demonstrate the superior imaging performance of MIMO radar.     

机载相控阵雷达近程杂波抑制新方法

针对机载相控阵雷达近程杂波抑制,提出了利用俯仰和差波束进行空域滤波的自适应算法。为消除近程杂波距离依赖性对杂波抑制性能的影响,该算法在不同的距离单元分别形成不同的俯仰和差波束;与目前的单元空域俯仰滤波算法相比,降低了自适应权的维数和计算复杂度。由于该算法仅利用雷达收发的第一个填零脉冲回波作为计算自适应滤波权系数的样本数据,避免了远程杂波对自适应权系数的影响。仿真实验证明,在无外界强干扰的情况下,新算法可以将近程杂波完全抑制。     

一种新的闭式空域格林函数及其在三维互连结构电容参数提取中的应用

该文提出了一种提取分层介质中三维静态闭式空域格林函数的通用算法,并成功地运用于三维多层多导体互连结构的电容参数提取。该算法在谱域等效传输线模型的基础上,应用Krylov子空间维数缩减技术求出谱域格林函数的有理逼近表达式,再由留数定理得到闭式空域格林函数。所得闭式空域格林函数结合矩量法可以方便地用于提取三维互连结构的电容参数。数值结果验证了方法的准确性和有效性。     

机载大斜视雷达成像算法研究

基于大斜视合成孔径雷达成像的空间几何模型和回波数据的特点,通过距离向和方位向解线性调频处理和在时域进行距离走动和距离弯曲校正,分别对方位向和距离向进行傅里叶变换将信号压至正确的位置上。该算法从成像的实时性出发,立足于在分辨率达到要求的条件下尽可能降低运算量和复杂性。由于补偿了高次相位项,此算法受斜视角的影响很小,能精确地处理大距离走动和弯曲。点目标仿真和实测数据成像结果证明了算法的可行性。     

发射分集MIMO雷达融合成像处理方法

发射分集MIMO雷达具有潜在的高分辨成像能力,但成像时存在高旁瓣问题。为分析它的成像性能,该文首先建立了发射分集MIMO雷达的成像模型。通过空间频谱的支撑区分布,阐明了分集成像的高分辨性能,并着重分析了其旁瓣特性。基于谱外推的思想,提出了一种发射分集MIMO雷达融合成像处理方法,该方法能够实现MIMO雷达高分辨成像同时具有良好的旁瓣性能。仿真实验验证了该文所提方法的有效性。     

多站雷达成像系统成像特性分析

从物体散射场对应的傅里叶空间出发，提出基于空间谱域分布的成像系统定性评价体系。运用该体系对探地雷达、合成孔径雷达多站雷达系统进行成像分析，并根据空间谱域分布结果给出了相关雷达的数据采集优化方案。有关工作的推广将为多基地雷达系统和星载雷达的编队飞行方案提供理论基础和指南。     

小斜视角下稀疏空域SIMO雷达运动目标成像方法

针对小斜视角下单发多收(SIMO)雷达对空运动目标单次快拍成像时天线数目较多的问题,提出了一种稀疏空域SIMO雷达运动目标成像方法。首先详细分析了小斜视角下SIMO雷达单次快拍成像原理,其次结合压缩感知理论具体阐述了小斜视角下稀疏空域SIMO雷达运动目标成像方法。该方法不仅能够对运动目标实现单次快拍成像,避免了非合作运动目标强加速、大转角等引起的运动补偿难题,同时又能够大幅减少接收天线单元数,便于工程实现。最后利用仿真实验验证了文中方法的有效性和可行性。     

谱域光学相干层析测量技术研究

介绍了一种基于谱域光学相干层析成像的光学测量技术,对其基本原理进行了分析,并通过平面镜位移实验对该理论进行了验证。实验结果表明,该方法测得的数值与理论值基本一致,表明谱域光学相干层析成像技术的测量结果真实可靠,可以为高散射物体的表面轮廓测量和低散射物体的内部结构成像提供技术支撑。     

基于条带式SAR与聚束式SAR内在联系的SAR成像研究

针对条带式合成孔径雷达（stripmap sar）与聚束式合成孔径雷达（spotlight sar）的方位向频谱结构,讨论了两种模式SAR之间的区别与联系,利用两者之间的内在联系,提出斜视条件下将条带式SAR数据分块,进行聚束式处理的方法,并对聚束式成像区域大小参数的选择进行了分析.对于相同尺寸的成像区域,对条带式SAR进行聚束式处理可以减小运算量.采用空间频率插值成像算法实现了条带式SAR与聚束式SAR成像算法上的统一,最后应用外场实测数据完成成像,成像结果证实了理论分析的正确性.