一种空间微动目标宽带雷达干涉三维成像方法

空间微动目标3维成像在目标特征信息感知方面具有优势,对于实施空间目标成像、分类、识别等任务具有重要现实意义。据此,该文针对L型天线阵列成像系统,提出一种基于改进的粒子群优化的空间微动目标宽带雷达干涉式3维成像方法。首先,分析了目标回波信号的微多普勒特性,建立参数化表征模型。其次,基于所提优化算法重构各天线回波信号的微多普勒相位项,通过对各回波信号相位项的干涉处理,获得干涉相位差,并推导干涉相位差与目标空间坐标的关系,从而重构真实3维坐标,获得微动目标3维图像。相较于已有方法,所提方法基于干涉式成像思想,在无遮挡和有遮挡效应的条件下,均可重构微动目标真实空间坐标和3维图像,并且具有较好的鲁棒性。最后,仿真计算验证了该方法的有效性。     

空间旋转目标窄带雷达干涉式三维成像与微动特征提取

该文根据干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)中多天线干涉处理的思想,提出一种基于L型3天线模型的空间旋转目标3维成像与3维微动特征提取方法。将微多普勒效应理论与多天线干涉处理技术相结合,在时频面上通过Viterbi算法分离散射点并进行干涉处理获取目标在各时刻沿基线方向的2维投影坐标;根据目标微动特性,采用非迭代椭圆拟合方法重构出散射点的高度维信息,实现目标的真实3维成像,并在成像过程中提取目标的3维微动特征参数。仿真实验验证了所提方法的有效性与鲁棒性。     

基于游标测距的微动参数估计

精确地估计微动参数有利于对微动目标进行分类识别。本文根据目标微动在全相参脉冲多普勒雷达体制下的回波特点,提出了一种基于游标测距(Range Vernier)的微动参数估计方法。首先建立微动目标雷达回波模型,主要是进动目标回波模型。以某一回波脉冲为参考,采用游标测距技术测量后续回波脉冲接收时刻目标的距离,该距离与时间的关系反映了目标的运动规律,最后通过正弦基分解(Sin FM Basis Decomposition)的方法从测量结果中估计出微动参数,包括振幅、角频率和初始相位。参数估计过程中峰值搜索的范围由经验知识和雷达测量信息确定。算法性能分析推导了雷达测速误差、测相位误差以及脉冲重复频率(PRF)和载频之间的约束关系,以保证游标测距正常进行。仿真结果验证了在现有雷达体制和测量精度条件下,游标测距可以正常应用,并且微动参数估计的精度非常高。      

基于微多普勒特征的目标微动参数估计

本文首先建立了锥体目标微动模型,分析了其微多普勒特征,从理论上预测了多普勒谱宽与微动参数和目标几何参数的线性关系,然后由目标雷达回波模型,利用数值解的方法验证了多普勒谱宽与微动参数的线性关系,由此提出了一种新的锥体目标雷达特征提取和参数估计的方法.最后使用软件对目标进行电磁散射建模,并利用静态建模数据完成准动态的建模,使用仿真数据估计微动和目标几何参数,最后通过仿真结果证明本文提出的方法的效果.     

OFD-LFM MIMO雷达中旋转目标微多普勒效应分析及三维微动特征提取

该文将微多普勒效应引入到多输入多输出(MIMO)雷达技术研究,以旋转运动目标为例,分析了雷达辐射正交频分线性调频信号(OFD-LFM)时目标的微多普勒效应,给出了其参数化表达。在此基础上,进一步将微多普勒理论从目前的雷达视线方向上的微动分量提取扩展到微动部件3维运动和结构特征提取,利用MIMO雷达的多视角特性,提出了构建多元非线性方程组求解旋转部件的3维运动参数的算法,实现了目标3维微动特征的提取。仿真实验验证了算法的有效性和鲁棒性。     

涡旋电磁波雷达锥体目标旋转多普勒探测

涡旋电磁波具有独特螺旋状波前结构,其受目标横向微动调制产生的旋转多普勒效应,有望为雷达目标探测技术的发展提供一个新途径。在涡旋电磁波照射下,利用锥体微动对回波瞬时频率的周期性调制特性,可以有效反演出锥体目标的微动参数和几何特征。该文重点研究了雷达前视条件下的锥体目标参数估计。首先,基于涡旋电磁波雷达目标旋转多普勒探测原理,推导了涡旋电磁波锥体目标回波数学方程,建立了锥体目标回波旋转多普勒模型。其次,提出了前视条件下的锥体目标参数估计方法,利用锥顶散射点和锥底散射点两维的旋转多普勒信息,可以对锥体目标微动参数和几何特征参数进行有效估计,仿真结果验证了该文所提方法的有效性及抗噪声鲁棒性。      

一种基于SAR稀疏采样数据的动目标运动参数估计方法

该文针对地面动目标运动参数估计问题进行研究,提出一种利用单天线合成孔径雷达(SAR)稀疏采样数据的动目标2维速度估计方法。首先以目标2维速度为参数构建一个等效参数化模型将动目标回波数据转化为小斜视回波数据,然后利用改进的迭代阈值算法实现不同参数条件下的动目标2维成像,最后以成像结果的图像熵值为优化准则对初始模型参数进行搜索,从而获得准确的动目标运动参数。该方法以稀疏采样数据为输入,可以减少所需数据量,并且能够有效避免多普勒模糊问题,在较低信杂比条件下仍然能够准确估计出目标运动参数。仿真实验结果验证了所提动目标参数估计方法的有效性。     

基于微动特征关联的空间自旋目标宽带雷达三维成像

自旋目标3维成像对于空间目标识别具有重要意义。为了解决单基雷达中无法获取自旋目标真实3维结构特征的问题,该文提出一种基于微动特征关联的自旋目标宽带雷达3维成像方法。通过利用多部雷达获取目标在不同视角下的回波信号,基于目标自旋时各散射中心的微多普勒信息特征实现不同雷达回波数据的多散射中心关联,获得了能够反映自旋目标真实尺寸的3维像。仿真结果验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

一种基于二维运动重构的旋转对称目标拟规则进动参数估计方法

在初始扰动和扭矩的作用下,自旋稳定空间飞行器的运动形式是章动和进动合成的拟规则进动。拟规则进动目标运动参数的估计对于确定目标姿态和预测目标落点具有重要意义。针对拟规则进动的旋转对称目标,该文提出一种基于宽带雷达观测的运动参数估计方法。首先推导了拟规则进动的运动学模型,而后将基于多散射中心1维径向距离历程的目标运动3维重构方法扩展到旋转对称目标的2维运动重构,然后基于2维运动的欧式重构采用序列二次规划和非线性最小二乘循环迭代的方法估计目标的章动和进动参数。最后,利用电磁仿真数据验证了算法的有效性。     

基于相位测距的宽带雷达弹道目标微动几何参数估计

针对传统方法基于宽带回波距离像包络信息提取微动分辨率较低这一问题,该文提出了一种结合宽带回波距离像包络信息和相位信息的微动特征参数化估计新方法。该方法通过对回波距离像包络分段并对各段进行Keystone变换实现距离方位解耦和,得到目标由于微动引起的各散射点相对参考点径向微距变化粗估计。利用粗估计结果提取回波相位信息,由相位测距原理可得到各散射点的精确微距曲线,进而完成进动目标运动及几何参数的估计。相比于只利用距离像包络信息提取微动的传统方法,所提算法可有效提升参数估计精度。仿真实验验证了其有效性和稳定性。     

一种多载频MIMO雷达高速运动目标多维参数估计方法

 多载频MIMO雷达中,高速运动目标回波信号经通道分离后各通道的距离和多普勒频率均不在同一分辨单元,无法利用传统的超分辨算法对目标距离、角度等参数进行估计.本文根据目标回波特点提出一种基于级联Keystone变换的高速运动目标参数估计方法.该方法先在快时间维利用Keystone变换校正距离走动,再在慢时间维进行Keystone变换校正多普勒走动,最后用MUSIC算法进行距离、方位和俯仰等参数估计.仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性.     

基于毫米波InISAR成像的运动目标探测与定位

介绍了基于运动补偿的运动目标ISAR成像方法,将雷达成像的概念引入到低信噪比运动目标探测的过程中,在成像的同时获取目标的径向和横向运动速度,采用多基线图像干涉处理的方法完成运动目标的定位和横向尺寸估计.建立了运动目标成像几何模型,给出了多天线时分复用接收机的通道间信号补偿方法,以及多基线相位解缠实现不模糊干涉测角定位的方法,分析了信噪比对图像干涉定位精度的影响.利用仿真数据和实际数据验证了本方法的有效性.     

基于FRFT的一维距离像高速运动补偿

为提高高速运动目标的雷达识别性能,需要分析高速运动目标的回波模型,研究高速运动目标参数估计和一维距离像补偿方法.针对目标高速运动引起的回波脉冲压缩展宽,从而严重影响目标一维距离像成像质量的问题,建立了宽带线性调频信号的目标高速运动回波模型,分析了目标高速运动对高分辨一堆距离像的影响,提出了基于分数阶傅里叶变换参数估计的校正方法,消除目标高速运动对一维距离像的影响.通过引入逐级逼近搜索寻优算法,保证参数估计精度的同时提高计算的速度.仿真结果表明,文中提出的方法快速有效,且对噪声具有较好的鲁棒性.     

环视SAR几何失真校正误差分析及补偿技术研究

环视合成孔径雷达(circular-scan SAR)主要用于在导弹精确末制导中进行景象匹配,成像几何精度对最终的目标定位至关重要。由于GPS/IMU测量误差的存在,使得环视SAR在采用基于GPS/IMU的成像几何失真校正方法进行校正后图像仍存在一定的失真。该文分析了环扫天线扫描角度误差和天线相位中心(APC)位置测量误差对成像几何失真校正的影响,并针对环视SAR的特点提出了有效的基于数据的运动参数估计方法。实测数据处理结果验证了分析的正确性及补偿方案的可行性。     

基于分布式雷达的宽带脉冲三维测距机制及方法研究

针对脉冲雷达相位测距技术在相位解模糊和测量机理方面存在的局限性,该文提出一种基于分布式雷达的3维测距机制,建立分布式雷达3维测距信号模型。利用天线空间布局引起的序列相位差代替常规由序列脉冲累积引起的相位差,结合微波3维成像处理的基本原理,通过相干积累实现空中观测目标的3维测量和轨迹测量,并利用观测区域的目标空间稀疏分布特性,给出一种基于 CLEAN 的宽带脉冲雷达高精度3维测距方法。仿真验证和分析结果表明,该文设计的分布式雷达3维测距机制和方法不仅较好地避免了高动态远距离测量环境中的相位解模糊问题,而且还能快速获取观测目标的序列3维图像和位置信息,有效避免了传统单站脉冲相位测量体制只能实现1维测距的能力,为雷达测距应用提供一种新的方法与技术支撑。     

基于Chirp-Z变换的串行双站斜视SAR成像算法

该文首先建立了串行双站斜视SAR的几何模型,给出了雷达回波的数学表达式,推导了它的2维频谱并对其特点做了分析。在2维频域内先用聚焦函数对观测场景中心的点目标进行精确成像,然后利用Chirp-Z变换校正了中心点两侧目标回波的距离徙动,再通过方位向逆傅里叶变换得到了雷达图像。该算法利用了Chirp-Z变换能够处理非线性调频信号的特点,简化了处理过程并提高了成像精度。仿真实验验证了这种基于Chirp-Z变换的新算法在处理串行双站斜视SAR数据时的有效性。     

多脉冲串步进频率信号相位斜率测速技术

研究了基于步进频率波形的相推测速技术,建立了空间目标宽带步进频率雷达回波信号仿真模型,提出了多脉冲串步进频率信号相位斜率运动参数估计方法,考虑了目标本身的电磁散射特性和微动对算法估计性能的影响。在低信噪比情况下,结合恒虚警率检测与形态学滤波技术能够对噪声进行有效抑制,提高了算法的鲁棒性和测速精度。     

宽带步进频体制矢量脱靶量测量系统

提出一种基于宽带步进频体制的雷达测量矢量脱靶量测量系统.该系统采用布局成三棱锥结构的4路接收天线阵来接收回波信号,每一路天线采用宽带步进频体制雷达实现距离高分辨,再利用瞬时距离交汇定位法实现目标空间精确定位,最后通过卡尔曼平滑滤波获得目标运动的较精确轨迹.仿真实验表明该定位方法可以使得定位精度在1 m以内.     

闪烁现象下基于微动补偿的旋转叶片参数估计方法

目标旋转叶片的微动特征对雷达目标识别有重要意义,但当雷达回波中存在强闪烁现象时难以测量微动参数。针对此问题,提出了一种调频连续毫米波雷达在闪烁现象下的微动补偿参数估计方法。首先建立了调频连续波雷达的旋转散射点回波模型,由线积分得到旋转叶片雷达基带回波信号的解析形式,分析了闪烁现象产生机理和特征。然后,考虑到回波信号所具有的周期性脉冲特征,构造了基于周期脉冲模型的微动参数补偿算子对回波信号进行参数补偿。最后,检测补偿后信号能量峰值完成了旋转叶片微动参数的估计。仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法在强闪烁现象下对旋转叶片的旋转频率、旋转长度和初始旋转角具有较高的参数估计精度。      

基于最小二乘估计的InISAR空间目标三维成像方法

InISAR系统能够在短观测时间内实现对目标的3维成像,在目标识别和分类中有广泛应用。但是ISAR成像平面不仅取决于目标相对雷达的空间位置,还和目标的运动情况有关。针对空间平稳运动目标,该文利用互相垂直的L型基线构成双通道InISAR系统,对各天线接收到的回波分别采用各自的参考距离进行聚焦处理,采用传统的距离-多普勒算法得到目标散射点2维像,通过提取各散射点的干涉相位和多普勒信息,采用最小二乘方法对目标的有效转动角速度大小和方向进行估计,进而估计出散射点的3维位置,实现目标3维成像。仿真实验验证了所提方法的有效性和鲁棒性。