含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法

针对稀疏孔径条件下含旋转部件目标(ISAR)成像质量较差的问题，提出了一种基于子孔径Chirplet变换和压缩感知(CS)的含旋转部件目标稀疏孔径ISAR成像方法：首先，建立了含旋转部件目标的稀疏ISAR成像模型，推导了宽带雷达条件下含旋转部件目标的微多普勒效应，并分析了孔径的稀疏与微多普勒效应共存时对成像的影响；其次将回波信号投影到Chirplet变换基，利用目标主体回波信号和微动部件回波信号在Chirplet变换投影参数上的差异，有效剔除有效子孔径中的微多普勒调制信号;最后，采用基于正交匹配追踪(OMP)算法的CS方法对有效子孔径进行恢复成像，获得了含旋转部件目标的高质量成像结果。仿真实验表明，该方法可以有效消除微多普勒效应和孔径稀疏的干扰，并实现高质量的ISAR成像。     

基于多项相位变换的FMCW-ISAR微多普勒特征提取方法

主要研究了调频连续波逆合成孔径雷达(FMCW-ISAR)目标的微多普勒特征及其提取方法。在FMCW-ISAR系统中,脉冲持续时间内微动目标的连续运动将导致一维距离像产生走动和主瓣展宽,由此引入的误差将影响到后续的微多普勒特征提取以及成像,利用现有的微多普勒特征提取方法不能得到真实的目标微动特征。针对该问题,本文首先详细分析了FMCW-ISAR目标微多普勒效应的具体表现形式及其特点,应用多项相位变换的方法对导致一维距离像主瓣展宽和走动的误差相位进行了补偿,结合扩展Hough变换,提出了一种基于多项相位变换的FMCW-ISAR微多普勒特征参数提取方法。论文所提方法在微多普勒曲线产生展宽和走动的情况下,能准确提取出旋转目标的微多普勒特征参数,最后仿真实验验证了理论分析结果及所提方法的有效性。     

运动目标微多普勒特征提取方法

雷达目标的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径;近年来获得了广泛研究。为了实现对目标微多普勒特征的快速准确提取,在对逆合成孔径雷达系统中含旋转部件运动目标雷达回波信号距离-慢时间二维谱图域分析的基础上,提出了一种基于图像域的微多普勒特征提取方法。利用二维谱图上微多普勒曲线的正弦周期特性,实现对不同微多普勒曲线的分离和参数的快速提取,从而获得目标真实的微动信息,为目标的快速准确识别提供了依据。最后,仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于时频分析-随机Hough变换的微动目标参数快速提取

研究了微动目标的参数与其微多普勒特征之间的关系,针对旋转目标的微多普勒信号表现为三参数正弦调频信号的特点,提出了一种正弦调频信号参数快速提取算法.该方法对目标信号进行时频分析,并对分析的结果进行时频脊的提取,获得正弦调频信号的频率变换曲线.最后在提取的时频变换曲线上进行正弦曲线的随机Hough变换检测,从而得到正弦调频信号的参数估计.当信噪比较小时,该方法的估计精度优于Time Frequency Distribution-Hough(TFD-Hough)变换方法.当信噪比较大时,两种方法的估计精度相当,但该方法的运算时间优于TFD-Hough变换方法.仿真实验结果表明,相对于TFD-Hough变换方法,该方法的运算量明显减少,当信噪比为0时,该方法的运算时间约为TFD-Hough变换方法的19.9%.在计算精度方面,该方法的计算精度与TFD-Hough变换方法相当.     

基于多重测量矢量的含旋转部件目标ISAR成像方法

针对逆合成孔径雷达(ISAR)中含旋转部件目标成像问题,提出了一种基于多重测量矢量和压缩感知(CS)的含旋转部件目标ISAR成像方法。通过分析目标主体信号和旋转部件信号的多普勒差异,建立目标主体信号在方位向的多重测量矢量(MMV)模型。由于主体信号在方位向具有固定支撑集,而旋转部件信号在此支撑集上不具有稀疏性,因此,利用MMV模型进行信号重建后即可获得目标的主体ISAR像。在此基础上,再利用逆Radon变换得到旋转部件的ISAR像。仿真结果验证了该方法的有效性。     

FMCW SAR快速运动目标检测与成像

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)特有的工作模式使得其回波信号相对脉冲SAR具有不同的形式。推导了FMCW SAR系统下运动目标的回波模型。提出了一种基于Hough变换的快速运动目标检测方法和Hough变换与分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FrFT)变换相结合的运动目标参数估计方法;利用该方法补偿FMCW系统引入的附加距离走动后,运动目标的成像效果明显提高。多点运动目标仿真数据处理验证了该方法对目标检测与成像的准确性和有效性。     

基于Gabor变换的微动目标微多普勒分析与仿真

由于目标微动特征信号具有非线性和非平稳的特点,为有效提取雷达目标的微动特征,为雷达目标的分类与识别提供依据,在单频信号体制下,以旋转散射点目标为例,基于时频分析的方法提取了旋转目标的微多普勒信息,通过仿真验证,得到了微动目标的微多普勒特征,比较了几种常见时频分析工具的变换结果及性能差异.仿真结果表明,Gabor变换方法在微动目标微多普勒提取方面是可行而稳健的,Gabor变换的巨大潜力将为微动目标特征识别提供新的途径.     

近似小波变换的一种空中多目标分选方法

通过对由空中多目标间距引起的目标间多普勒频率的差异分析，基于Morlet小波变换，提出了一种空中多目标分选识别的新方法——小波变换谱分析法。此方法选用不同中心频率的Morlet小波，对信号进行小波变换，求取信号的功率谱，获得雷达目标的一维距离像，从而分选识别目标。     

运动规律已知的目标脱靶量测量方法

研究运动规律已知的目标脱靶量测量问题.根据多普勒频率和脱靶量的参数方程,提出了一种脱靶量测量的新方法:首先通过时频变换,将目标回波信号表示为以频谱强度为灰度值的图像;然后通过门限检测把灰度图像变为二值图像;最后利用基于随机Hough变换(RHT)的曲线检测,通过求解多普勒频率和脱靶量参数方程获得脱靶量的估计值.打靶实测试验结果表明,该方法能够有效地克服多普勒频率测量误差对脱靶量测量的影响,提高了脱靶量的测量精度.     

对称三角线性调频连续波雷达目标微动特征分析与提取

建立了对称三角线性调频连续波(STLFMCW)雷达目标的微动模型,通过对微动目标回波信号的分析,推导了微动目标的微多普勒表现形式,分析表明微动目标在扫频周期内的连续运动会导致目标的微多普勒曲线出现走动和展宽现象。针对该问题,进一步提出了一种微多普勒曲线展宽抑制及距离走动补偿的方法,完成了对相位的校正,并利用扩展Hough变换提取出了目标的微动参数。最后通过仿真实验验证了文中所提方法的有效性。     

窄带相参雷达刚性编队目标架次分辨及横向间距定标

针对窄带相参雷达刚性编队目标架次分辨难题,该文提出了基于高分辨Doppler像架次分辨和横向间距定标的方法。首先,建立了基于长时间积累的刚性编队目标信号模型。其次,基于Doppler锐化度准则估计目标切向速度,并通过聚焦处理获取编队目标的高分辨Doppler像。进而,基于目标高分辨Doppler像谱峰个数获取目标架次信息并实现编队目标间的横向间距定标。同时,还定量分析了刚性编队目标可分辨的最小积累时间。最后,用实测窄带雷达数据验证了本文方法的有效性。     

基于FDD-OFDM信号外辐射源双基雷达的低空目标微动特征提取

作为当前一种广泛使用的民用移动通信信号,LTE信号是低空目标探测的一种重要外辐射源信号。开展基于LTE信号的低空目标特征分析与提取研究,对于低空监视与要地防护等具有重要意义。LTE移动通信信号的核心技术之一是多载频正交频分复用技术, OFDM,分为时分双工TDD和频分双工FDD 2种模式。针对FDD-OFDM信号,首先建立了带旋翼低空目标雷达回波模型,推导了目标散射点的多普勒和微多普勒参数化表达,并分析了其微多普勒频率的影响因素。在此基础上,使用时频分析和Hough变换结合的方法对目标的微动特征参数进行提取,验证基于FDD-OFDM信号外辐射源双基雷达的低空目标微动特征提取的可行性和有效性。     

基于局域均值分解的膛内横向微动特征提取方法

针对弹丸膛内横向摆动产生附加的微多普勒调制项问题,提出了一种基于局域均值分解(Local mean decomposition,LMD)的调制信号分离和特征提取方法.采用LMD方法,将复杂调制信号自适应地分解成若干个具有物理意义的瞬时频率的单分量信号,对每个单分量解调求出瞬时幅值与瞬时频率,获得原信号的调制信息.通过仿真信号验证了LMD处理多分量调幅-调频信号的有效性,将LMD方法应用于膛内运动弹丸实测信号的分析,结果表明该方法能完整提取出弹丸膛内横向微动产生的微多普勒频率调制特征.     

关于时空相对性的一种新认识

根据波速的普适不变性和等效Galileo迭加性,提出了基于源和接收者相对运动的Galileo-SR变换,据此导出了基于有限光速的Galileo时空相对性关系.提出了基于推迟效应的推迟相对性概念.导出了基于Galileo-RET变换的推迟Doppler频移和推迟时空相对性结论.在Galileo-SR变换和Galileo-RET变换的框架内,时间与空间独立、闭环运动中时空守恒、Newton力学无须改变仍适用于相对运动的惯性系.Micheiso-Morleyn实验、Fizeau实验、光行差、横向Doppler频移实验、运动粒子寿命实验的结论可以得到解释.狭义相对论是以有限光速对轨道运动进行观测角[0,2π)均匀分布的统计观测的理论,其时间延缓和横向Doppler频移结论适用于对轨道运动的横向观测.     

Hough变换在人头识别中的应用

Hough变换能识别各种形状的目标,而且有对不完整边缘具有鲁棒性的优点.本文详细论述了Hough变换识别圆形目标的原理,并将其应用于人头识别.首先对原图像利用Canny算子进行边缘提取,然后利用Hough变换找人头的中心,大量实践证明了Hough变换识别人头的良好效果.     

基于相对论的运动体电磁散射数值仿真

提出基于相对论的运动体电磁散射的精确数值计算方法。此方法包括时空变换、电磁场变换以及任意参考系的电动力学。电磁散射仿真在目标系进行, 通过相对论变换得到雷达系的数值结果。通过匀速运动的例子计算多普勒效应, 通过加速运动和圆周运动的例子计算加速度引起的相对论效应, 通过旋转和振动的例子计算微多普勒效应。其中加速运动的例子中考虑非惯性系的影响,并与惯性情形做比较,表明加速度仍会对回波产生影响。算例结果表明此方法可精确模拟以任意方式运动的物体。     

基于EMD算法的空间自旋目标平动补偿与微动特征提取

针对微多普勒频率附加在空间目标高速轨道运动产生的多普勒频移上使微动特征提取更加困难这一问题,提出了一种利用EMD算法对空间目标进行精确平动补偿和微多普勒特征提取的方法。对空间自旋目标进行建模,推导了窄带雷达条件下空间目标的微多普勒效应,并分析了平动分量对微多普勒的影响;把目标回波分解成一系列本征模态函数(IMF),然后求出瞬时频率,利用经验模型分解(EMD)算法对瞬时频率进行分解,分析各分量的能量百分比判别平动频移分量,实现回波信号的平动补偿;对平动补偿后的信号利用 EMD算法分离出微多普勒曲线,提取微动特征。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性。     

基于小波变换分析阻抗胃动力信息

研究了基于小波变换提取胃运动信息的新方法,运用小波多分辨分析对采集的体表胃阻抗信号进行分解,去掉呼吸阻抗信号和血流阻抗信号,提取近似成份作为胃收缩信号.该方法能够提取胃运动的信号和同步胃电信号,可对提取信号的主频进行不同频带的分类,计算功率谱参数、描绘动态谱,从而研究胃动力情况.应用小波变换可以有效消除叠加到阻抗信号中的各种干扰,通过与同步胃电信号共同验证,该方法能完成阻抗信号提取,为临床胃动力信息研究提供一种体表无创伤新途径.     

距离扩展目标回波序列的慢时间谱积累检测器

针对目标高速运动引起宽带雷达回波间包络平移使得距离扩展目标的检测率降低的问题,提出了一种距离扩展目标回波序列的慢时间谱积累(STSI)检测器.采用频率-慢时间模型描述距离扩展目标信号,将宽带雷达回波脉压后变换到距离频率域,然后对回波序列各频率单元沿着慢时间作傅里叶变换,最后将各频率向量的最大值累加与检测门限比较进行检测判决.STSI检测器不需要目标运动的先验信息,具有恒虚警检测性能,对目标运动引起的散射点跨距离单元走动不敏感.仿真试验表明,与不依赖散射点分布信息的广义似然比检测器相比,STSI检测器在检测率90％处有5 dB的性能改善.     

基于微多普勒的雷达目标特征参数提取方法比较

从雷达探测到的众多目标中识别出真目标,进而进行有效的拦截是导弹防御系统中的关键技术。利用雷达获得的微多普勒效应进行真伪目标判定是目前较为先进的目标识别方法之一。选择弹道导弹的弹头目标建立其运动模型,通过对基于微多普勒的时频分析法、频谱与倒谱法、延时共轭法等三种常用方法对弹头目标的微多普勒特征参数提取的计算、仿真和分析,给出了各种方法的优缺点和适用范围。仿真结果表明:在散射点数目较少时,延时共轭法可以快速准确地估计目标的微动特性。