基于压缩感知理论的雷达成像技术与应用研究进展

压缩感知理论基于信号稀疏性,将对信号采样转换为对信息自由度的采样,可大大降低采样率。而将压缩感知理论应用于雷达成像时有望在以下几个方面得到改善:增强成像性能,简化雷达硬件设计,缩短数据获取时间,减少数据量和传输量等。该文从压缩感知的稀疏性,压缩采样,无模糊重建3个关键步骤与成像雷达有机结合的角度,对近年来基于压缩感知理论的雷达成像技术研究现状进行系统综述,重点论述场景稀疏性与成像关系, 压缩采样方法(包括硬件)设计,场景图像快速高精度重建以及成像系统体制应用等方面,最后探讨了压缩感知理论应用尚需解决的问题和进一步发展方向。     

基于联合块稀疏模型的随机调频步进ISAR成像方法

在回波数据稀疏、低信噪比等不利条件下,利用随机调频步进信号进行ISAR成像时,成像性能将会严重下降。针对上述问题,该文在充分分析随机调频步进信号回波特性的基础上,提出利用目标距离向具有的联合块稀疏特征来获得高质量ISAR图像的新方法。首先,推导了在随机调频步进信号发射波形条件下目标回波信号的联合块稀疏成像模型并分析了该模型特征;其次,提出了联合块稀疏正交匹配追踪稀疏重构算法(JBOMP)实现对模型的求解。该算法利用ISAR回波信号具有的块稀疏以及联合稀疏等先验信息,因此在低量测值、低信噪比条件下的ISAR成像性能得到了增强。所提算法还可以实现对多维信号的联合处理,且具有较快的运算速度。理论分析与仿真实验均验证了所提方法的有效性。     

低信噪比下双基地ISAR一维距离成像分辨率增强方法

针对双基地角使双基地ISAR(B-ISAR) 1维距离成像分辨率下降的问题,该文提出基于多量测向量(MMV)模型的复数近似消息传递(MCAMP)的B-ISAR 1维距离成像分辨率增强算法。首先,建立距离联合稀疏模型。然后,通过向量化处理将联合稀疏问题转换为块稀疏复数基追踪去噪问题,利用Kronecker积提出MCAMP算法进行求解,以得到不受双基地角影响的1维距离像。最后,通过快速傅里叶变换(FFT)代替矩阵与矩阵相乘进一步减少了计算复杂度,进而提高了算法的实现效率。仿真成像结果验证了所提方法在重构精度和重构时间方面的优势。     

基于随机调频步进信号的高分辨ISAR成像方法

为充分利用随机调频步进逆合成孔径雷达回波所具有的联合稀疏特征,提高成像性能,该文提出一种基于分布式压缩感知理论的随机调频步进逆合成孔径雷达高分辨成像方法。首先构建随机调频步进信号回波的联合稀疏表示模型,并完成子脉冲的脉冲压缩处理;其次,基于每组子脉冲的随机方式(组与组之间的随机方式不同),构建相应的随机量测矩阵,获取回波的压缩感知信号模型,并利用分布式压缩感知理论实现距离向联合高分辨重构;最后结合回波在方位向的稀疏性,采用快速稀疏重构算法实现方位向高分辨成像。理论分析和仿真结果表明由于充分利用了随机调频步进信号回波的随机性与联合稀疏特征,所提出方法具有重构精度高、距离向采样率低、抗噪性能强等特点。     

天空双基地雷达杂波建模与分析

天空双基地雷达作为天基预警雷达体制的一种,能在一定程度上克服单基地天基预警雷达信号空间衰减过大的问题,但天空双基地雷达杂波谱会更为复杂。本文在天空双基地雷达几何模型的基础上,首先对杂波几何关系、多普勒特性及杂波回波数学模型进行了分析。进而对天空双基地雷达在考虑地球自转、不同几何配置及不同收发端相对位置等情况下的杂波空时二维谱进行了建模与仿真,并与双基地机载雷达进行了比较。结合理论与仿真结果,表明所建杂波模型是合理的,可为天空双基地雷达杂波抑制技术研究提供参考。      

基于单神经元权系数的风电机组独立变桨控制

针对风电机组大型化造成风轮受风剪切效应不良影响的问题,提出了采用模糊PID功率控制器与单神经元动态权系数分配的独立变桨距控制方案。使用Matlab软件对该方案应用于1 MW双馈型风电机组独立变桨距的运行工况进行仿真研究。仿真结果显示,独立变桨距控制方案在保证机组输出功率稳定的前提下,显著改善了风机叶片与风轮承受的轴向不平衡气动力的幅值与波动,进而降低了机组运行过程中受到的气动疲劳载荷,有助于延长机组寿命。     

噪声背景下雷达低速小目标检测的一种新方法

该文在研究Duffing振子特性之后,基于Duffing振子与小波变换和神经网络相结合,提出了一种适用于低速小目标的Duffing振子雷达检测新方法。仿真实验表明,该检测方法能在低信噪比环境中,以低虚警率对低速目标进行有效检测。     

两种基于MIMO雷达体制的鲁棒CFAR检测器

针对MIMO雷达的体制特点,该文提出了两种有序统计与均值相给合的MIMO雷达CFAR检测器(OSCA- CFAR和LCIOSCA-CFAR),给出了虚警概率与检测概率的表达式,然后在各种杂波背景下对检测器性能进行了仿真分析,并与经典的CA-CFAR检测器进行比较,仿真结果表明,OSCA-CFAR和LCIOSCA-CFAR检测器在均匀背景下较CA-CFAR有较小损失,在多目标干扰环境较CA-CFAR性能改善明显,在实际背景中具有更强的鲁棒性。最后比较了OSCA-CFAR和LCIOSCA-CFAR检测器的优缺点。     

速度与PRF失配对MPCSAR成像的影响及补偿方法研究

简述了多相位中心合成孔径雷达(MPCSAR)原理及其空时不等效的研究现状,对平台速度与脉冲重复频率(PRF)失配引起的成对回波虚像进行了深入研究,从数学上严格推导了成对回波的位置,分析了两种虚像 (欠采样虚像及失配虚像)的形成机理.论文还提出了在频域进行相位补偿以消除这种成对回波虚像的简单方法.给出的仿真实例验证了本文的结果.     

改进的小波零树压缩算法对雷达杂波特性的影响

为了有效地掌握有损压缩后雷达杂波的特性，采用一种针对雷达原始数据特点改进的小波零树压缩方法，对仿真的雷达杂波数据进行压缩，分析比较了压缩前后杂波的幅度分布及其功率谱的变化情况，从而为在不同压缩损失条件下雷达杂波背景中的信号检测提供了有益的参考。