一种高效的ISAR距离对齐算法

距离对齐是ISAR成像的关键技术之一.传统的距离对齐算法无法同时保证较高的对齐精度和运算效率.为了提高距离对齐的运算效率,在深入研究累积互相关算法原理与实现的基础上,分析了其效率不高的原因.基于累积互相关原理,利用两信号在时域的圆周相关等价于其频谱在频域的共轭相乘这一理论,提出了一种高效的ISAR距离对齐算法.新算法直接在频域计算两信号实包络的累积互相关,相比传统的累积互相关法,对齐精度相当,显著提高了运算效率.理论分析与实测数据处理结果表明,该算法可同时保证良好的对齐精度和较高的运算效率,而且具有很好的鲁棒性,适合于ISAR实时成像.     

基于FFT的ISAR成像快速包络对齐方法

包络对齐是逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像中运动补偿的关键技术之一。现有的互相关法和最小熵法无法兼顾对齐精度和运算效率,不能很好地满足ISAR实时成像的需要。推导证明了两信号时域的圆周相关等于其频谱的共轭相乘,再基于改进的互相关法,提出了一种包络对齐快速算法,利用FFT实现快速圆周互相关运算,并结合插值处理提高包络对齐精度。理论分析和仿真实验都表明,该方法可同时实现较高的对齐精度和运算效率,能够满足ISAR实时成像的要求。     

基于FRFT的机动目标ISAR成像算法

研究目标机动性不太剧烈、散射点子回波序列多普勒变化满足一阶近似条件下的机动目标ISAR实时成像问题.提出了一种新的基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的机动目标ISAR距离一瞬时多普勒成像算法,用FRFT代替传统的快速傅里叶变换(FFT)实现目标的方位向分辨,利用目标运动的先验信息缩小算法的搜索范围,提高运算效率.实测数据处理结果表明该算法较好地解决了机动目标成像问题.与已有的机动目标成像算法相比,该算法在保证成像质量的前提下,大大减小了运算量,可用于机动目标实时成像.     

用改进的包络最小熵法进行包络对齐

包络对齐是逆合成孔径雷达(ISAR)运动补偿的基础。现有的包络对齐算法存在对齐精度较低的缺点。本文借助 Fourier变换的频域移位性质,改进了包络对齐处理的包络最小熵法。该算法在用包络最小熵法进行平动位移粗略估 计的基础上,利用频移因子对粗补偿的距离像进行小范围的调整和迭代,以获得更高的包络对齐精度。给出了详细 的算法流程和步骤。仿真数据和外场实测数据的处理结果都表明该方法的有效性。     

基于自适应chirplet变换的ISAR瞬时成像的快速算法

在逆合成孔径雷达(ISAR)瞬时成像中,针对自适应chirplet分解方法运算量大,对信号的逼近精度有限等问题,提出了一种瞬时成像快速算法。该方法在参数粗搜索的基础上,将多维参数搜索过程转化为超越方程的求解问题。与传统方法比较,该方法不仅运算速度快,计算量小,而且参数估计精度高。仿真和真实雷达数据用此方法均能成出质量较好的ISAR图像。因而此快速算法是一种有效的ISAR瞬时成像的快速算法。     

一种基于相干积累CPF和NUFFT的机动目标ISAR成像新方法

机动目标的复杂运动导致散射体回波信号多普勒频率时变,给逆合成孔径雷达（ISAR）成像方位向处理带来困难.而传统的距离-多普勒（RD）成像方法、Wigner-Ville distribution（WVD）瞬时成像方法、Radon-Wigner等成像方法由于成像效果差或运算效率低等因素,不适合复杂运动目标的ISAR实时成像.针对这些问题,本文提出了一种基于相干积累三次相位函数（CPF）的机动目标ISAR成像新方法.首先,把平动补偿后的各距离单元数据,通过CPF变换到时间-调频率平面.然后,利用各散射体自项能量平行于时间轴分布特性,提出一种基于相干积累的交叉项和虚假伪峰抑制方法,进而得到各散射体在频率-调频率平面的高分辨分布特性.最后,通过向频率轴上的投影得到该距离单元目标的方位ISAR图像,并通过引入非均匀快速傅立叶变换（NUFFT）来降低算法计算复杂度.计算机仿真处理结果验证了该方法的有效性.     

基于压缩感知的二维联合超分辨ISAR成像算法

在ISAR成像中,距离和方位分辨率分别受发射信号带宽和成像积累角的限制。基于压缩感知(CS)理论,该文提出了一种2维联合超分辨ISAR成像算法。首先建立ISAR观测信号模型并构造2维超分辨字典,然后利用ISAR图像的稀疏先验信息将2维联合超分辨成像建模为最小l1范数的优化问题,最后提出一种快速算法求解该优化问题。该方法进行距离维和方位维的联合处理,有效利用了回波数据的2维耦合信息;通过共轭梯度(CG)运算,快速傅里叶变换(FFT),Hadamard乘积等操作,有效提高了算法的实现效率。仿真和实测实验验证了该算法的有效性。     

基于并行DSP的实时ISAR成像系统设计

介绍了一种基于并行DSP的高速实时ISAR成像系统.为实现高速实时信号处理,基于DSP+FPGA的结构和CPCI总线技术设计实现系统硬件平台,然后对ISAR实时成像算法进行分析,将其映射到硬件平台,给出了成像算法工作流程,并分析说明了DSP的优化设计,最后将该系统用于实际的雷达数字信号处理并给出了实时成像结果.试验证明,该系统发挥了DSP的优势,具有运算能力强、接口方便等特点,能够实现目标的实时ISAR成像,最高成像频率达到4帧/秒.     

旅客人身时频调和型毫米波三维重建

在毫米波人身安检成像中,二维平面承载的有限信息量使得安检系统对隐匿危暴/爆品的检出概率不高,亟待获取人体三维全聚焦重建结果,且以往仅时域或频域三维重建算法均难以实现精度与效率的平衡。为此,基于“维度分解-算法调和”策略提出时频调和型三维重建算法（Time-Frequency Coordination 3D Reconstruction,TFC-3DR）。该算法融合频域算法的效率与时域算法的精度优势,利用距离徙动频域成像算法（Range Migration Algorithm,RMA）的方位平移不变性,在距离-高度截面统一地校正距离徙动,以保证运算效率,而后将时域后向投影（Back Projection,BP）算法应用于距离-角度维截面,通过将脉冲压缩数据与成像空间分辨单元逐点相干积累,以保证成像精度,由此加快运算效率的同时又保证重建精度。由于BP算法的引入,阵列天线角度维扫描轨迹灵活可变,有效降低了人体侧面盲区面积,避免漏检、误检。仿真和实测人体毫米波数据实验,验证了算法的有效性与实用性,同时分析重建效果与运算复杂度,验证了该文所提算法相比三维BP重建算法的优越性。     

基于酉ESPRIT的多频带融合ISAR成像

多频带融合成像可有效提高ISAR成像的距离分辨率。传统的ESPRIT谱估计融合算法只利用了复数观测数据本身,而没有利用其共轭数据。该文提出对合成复观测数据及其共轭的酉ESPRIT法进行调整以实现基于酉ESPRIT法的多频带融合ISAR成像。酉ESPRIT法充分利用复数观测数据信息,更有利于多频带融合的频谱估计和ISAR成像。针对多频带融合中目标散射点越分辨单元徙动校正的问题,调整了传统校正处理的步骤,分别在多频带融合前进行越距离单元徙动校正和融合后进行越多普勒单元徙动校正,避免了回波中的快时间频率-慢时间耦合项以及时域相位补偿对频域融合处理的影响,从而得到效果更好的多频带融合ISAR图像。仿真和实测数据结果表明所提方法不但能得到高质量的融合ISAR图像,也具有更优的抗噪性能和更高的运算效率。     

一类亚像素分辨的包络对齐方法

包络对齐是逆合成孔径雷达(ISAR)运动补偿的基础,现有的包络对齐方法普遍存在对齐精度低和运算时间长的缺点。本文在最大相关法包络粗对齐的基础上,采用最大相关系数,运用二次估值与遍历/搜索算法确定精细偏移量。这些方法具有更高的对齐精度。采用相关系数的快速算法,新方法运算速度相比传统最大相关法差别不大。外场实测数据的处理结果表明这些方法的有效性。     

A novel range alignment method for ISAR based on linear T/R array model

In inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging, translation compensation should be done before range-Doppler imaging process, and range alignment is the first step for translation compensation. In order to remove the limitation of integer range bin and align the echoes precisely for ISAR range alignment, combining with the advantage of array signal processing at fractional unit delay compensation, we propose a novel range alignment method based on linear transmitting/receiving (T/R) array. Firstly the ISAR imaging system is modeled as a linear T/R array. Then based on the snapshot imaging model of linear T/R array, range alignment is accomplished by wave path difference compensation which is transformed into the phase difference compensation in frequency domain between adjacent array elements. The phase difference compensation consists of integer range bin alignment and decimal time delay compensation which is implemented by the phase rotation’s estimation and compensation in frequency domain. Finally, the results of simulation data and real radar data are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于设计结构化Gram矩阵的ISAR运动补偿方法

运动补偿是ISAR（Inverse Synthetic Aperture Radar）成像算法中的重要步骤.本文将运动补偿归结为多参数估计问题,基于设计结构化Gram 矩阵的最优化理论提出了一种运动补偿方法.该方法可分为距离对准和相位补偿两部分,其中距离对准算法通过让所有距离像之间的相关性同时逼近最大值的准则实现偏移量的估计,而相位补偿算法则通过分析信号模型推导出最优矩阵从而利用最优化方法提取相位误差.实测数据处理结果表明,这两种算法都具有较强的鲁棒性和较高的估计精度,是一种有效的运动补偿方法.     

逆合成孔径雷达成像仿真

逆合成孔径雷达的运动补偿问题已有很多讨论,并在实际中得到成功的应用。运动补偿是ISAR成像技术的关键,分两步进行：包络对齐和相位校正。本文从全局效果出发,研究了平均包络最小熵包络对齐法和最小熵相位校准法的原理及算法实现,并对仿真数据进行成像处理。实验结果表明,平均包络最小熵法和最小熵相位校正法在ISAR雷达的运动补偿算...     

幅度和相位估计的ISAR超分辨成像方法

传统距离多普勒(Range Doppler, RD)成像方法分辨率取决于发射信号的带宽和信号在方位向积累的多普勒带宽。超分辨成像可以在给定带宽条件下,获得比RD方法更优的分辨率。给出一种基于幅度和相位估计(Amplitude and Phase Estimation, APES)的逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)超分辨成像方法,该方法根据回波数据构造自适应滤波器对目标散射点进行重建,仿真和实测ISAR数据成像结果验证了基于APES的ISAR超分辨成像算法的有效性。相比其他超分辨成像方法,该方法重建的散射点幅度更为精确,副瓣更低,图像对比度和图像信噪比增加,整体成像效果较佳。