匀速运动目标逆合成孔径激光雷达成像算法

由于逆合成孔径激光雷达（ISAL）发射信号具有超短波长、超大带宽的特点,在对匀速运动目标成像时,其回波信号存在色散效应,且目标散射点容易产生越距离单元徙动,利用传统的距离-多普勒成像算法将无法获取理想的ISAL图像。在对匀速运动目标回波精确建模的基础上,深入分析了由于目标运动引入的距离色散。提出利用分数阶Fourier变换（FRFT）补偿距离像色散,并对距离压缩后的回波信号进行预相干化处理,之后结合keystone变换消除目标散射点存在的越距离单元徙动,并最终实现对目标的高分辨成像。仿真实验验证了成像算法的有效性。     

一种新的高速运动目标成像方法

提出了一种基于相位编码信号的高速运动目标逆合成孔径成像的新方法。相位编码信号在距离维和速度维具有良好的分辨力,属于多普勒敏感信号,因此在进行脉压前一般需要补偿多普勒相位。当目标高速运动时,还要考虑回波信号包络展缩的影响。研究了相位编码信号逆合成孔径成像的运动补偿方法,即采用宽带相位编码信号和窄带线性调频信号结合的方式,窄带信号用来完成目标检测和测速,宽带信号用来提高测速精度和成像。仿真结果表明该算法的有效性。     

一种逆合成孔径激光雷达成像算法

逆合成孔径激光雷达是一种能实现对运动目标超高分辨实时成像的主动式有源成像雷达。该雷达系统发射的激光信号具有超高频率和超大带宽的特点,因此,微波波段逆合成孔径雷达针对常规目标所采用的回波信号模型不再适用。针对这一问题,给出了适用于逆合成孔径激光雷达的运动目标回波信号模型,分析了激光信号的超高频率带来的脉内多普勒效应,利用基于参考点的运动补偿方法,在匹配滤波处理后通过包络对齐实现对运动参考点轨迹的精确估计,最终获得了精确的参考信号,实现了对运动目标的超高分辨二维成像。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于FRFT-CLEAN的机动目标逆合成孔径激光雷达成像算法

逆合成孔径激光雷达(Inverse Synthetic Aperture Ladar, ISAL)对机动目标成像时,其回波信号存在距离向色散和方位向多普勒时变的问题。对于机动性满足二阶运动近似的目标,分析了其ISAL回波信号特征,该文提出一种基于 FRFT-CLEAN 的 ISAL 成像算法。该算法利用分数阶 Fourier 变换(FRactional Fourier Transform, FRFT)消除距离色散。在运动补偿后,利用FRFT并结合CLEAN技术(FRFT-CLEAN)实现对机动目标的方位成像。仿真实验证明了该方法的有效性。     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

一种单通道SAR地面运动目标成像和运动参数估计方法

根据单通道高分辨SAR(Synthetic Aperture Radar)运动目标的回波包络和多普勒频谱的特性,本文提出一种利用二阶Keystone变换校正回波数据的距离弯曲,然后估计回波包络的斜率进行走动校正,再对运动目标的多普勒频谱进行分析得到运动目标的多普勒参数,进而对地面运动目标进行成像,同时完成对运动目标的定位,使运动目标在SAR图像中的正确位置上显示.另外,根据地面运动目标的多普勒参数和运动参数的关系,可以估计出运动目标的关键运动参数.结合仿真和实测数据的处理结果表明该方法可有效地对地面运动目标成像和运动参数估计.     

相位调制激光雷达成像设计及仿真

逆合成孔径激光雷达（ISAL）相比逆合成孔径雷达（ISAR）,其信号源具有更小的发散角,同分辨下具有更小的合成孔径累积角度的优点,从而获得关注。但是因为ISAL采用激光器为雷达信号源,而且激光雷达与微波雷达调制原理不同,导致在ISAR中主流的扩频方案如线性调频并不适用于真实的ISAL。为了获得高重复性的并且在极短时间内宽频的探测信号,采用了光通信中广泛使用的最长序列相位调制。在说明了其远场回波信号模型和对应的成像算法之后,指出了其与传统算法之间的区别。最后,使用由多个散射中心点组成的成像目标,进行了成像算法仿真和结果分析。仿真参数与成像结果表明:该方法为一种可采用的实时ISAL调制方法。     

短脉冲非相参雷达的逆合成孔径成像及其稀疏恢复成像技术

短脉冲非相参雷达(NCSP)的辐射源输出微波脉冲持续时间短,针对于高速运动目标而言,其脉冲持续时间内的目标运动可忽略不计,对回波信号不需进行专门的脉冲内运动补偿。为了利用短脉冲非相参雷达信号进行逆合成孔径雷达成像,该文应用补偿相参处理的方法,去除辐射信号包络时间不确定性和初始相位的不确定性影响,在常规方法进行包络对齐和初相补偿后可利用距离-多普勒(RD)方法进行逆合成孔径雷达成像,仿真验证了补偿后信号成像的可行性。然而,短脉冲非相参雷达的载频随机抖动的因素会导致距离-多普勒成像结果在多普勒维度产生随机调制的旁瓣,影响成像的质量。利用稀疏恢复技术,在成像空间中对目标的散射中心进行稀疏重构,利用正交匹配追踪(OMP)算法和稀疏贝叶斯学习(SBL)算法进行成像,从而实现了抑制非相参因素引起的成像旁瓣,改进了成像质量,通过仿真验证了方法可行性。     

一种改善SAR对舰船目标成像质量的新方法研究

常规合成孔径雷达(SAR)成像技术适用于静止场景目标成像,在对海上舰船等运动目标成像时,由于目标存在自身转动分量,使得积累时间内回波多普勒频率不为常数,导致常规成像处理后,目标出现散焦、分辨力下降的现象.通过分析存在平动、转动分量目标回波的多普勒频率特征,可以把SAR对舰船目标成像问题转化为稀疏信号表示问题,利用信号重构回波散射系数实现二维成像.将基于贝叶斯学习的稀疏信号表示用在SAR对舰船目标成像上,采用该方法处理实测数据可获得较清晰的目标像,通过与传统方法的比较验证了该方法的有效性.     

无源雷达成像的平动补偿

基于外辐射源的运动目标探测、定位与成像技术是目前新体制雷达研究的重点.讨论了无源雷达成像的平动补偿,建立目标回波模型,利用相邻回波包络的相关性进行运动补偿.将来自不同视线角的多个电视台的反射信号形成的子孔径综合为等效的大孔径的方法来对目标进行成像,并进行了仿真试验.     

基于ISAL的含旋转部件目标成像及微动特征提取

逆合成孔径激光雷达能实现对目标的高分辨2维成像,但如果目标中包含旋转部件,旋转部件回波带来的微多普勒效应会对目标的成像造成干扰。该文提出一种含旋转部件目标微多普勒特征提取及成像方法,首先利用匹配参考信号的方法对回波信号进行一定程度的非线性补偿,然后通过二值数学形态学方法提取频率-慢时间谱图中微多普勒特征曲线的信息,并利用微多普勒特征曲线的周期性进行曲线分离,实现对目标旋转部件微动参数的快速提取。在此基础上,对主体回波信号和旋转部件回波信号进行分离,完成对目标主体的2维成像。仿真实验验证了该文算法不仅能有效剔除目标旋转部件对逆合成孔径激光雷达成像的干扰,还能通过微多普勒特征的提取为目标识别提供新的途径。     

低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达目标回波包络峰值的距离徙动会导致FFT相参积累增益降低,为了对回波信号进行运动补偿,需要对目标运动参数进行估计。由于天基雷达对目标的观察距离较远,因此回波信噪比较低,直接影响了运动参数的估计精度。针对这一问题,本文提出了一种低信噪比条件下天基预警雷达目标运动参数估计方法。首先建立了目标回波模型,并对雷达观测距离范围内的回波信噪比进行了计算分析;然后利用Keystone变换对回波包络距离徙动进行校正,并对校正后的回波信号作离散短时傅里叶变换,得到回波信号方位向上的时频分布;最后利用Hough变换将时频域变换到参数域,得到运动参数的估计值。仿真结果表明,本文方法在低信噪比条件下能有效地估计目标运动参数,并且估计精度对信噪比的变化不敏感,具有良好的鲁棒性。      

一般构型机载双站SAR回波信号特性分析

一般构型机载双站合成孔径雷达(SAR)的成像结构与系统参数使其回波信号具有新的特性,文中从残余距离徙动、多普勒参数、回波频谱三个方面对信号特性进行分析。研究结果表明,残余距离走动与残余距离弯曲具有方位向非对称性,宽场景成像中需按照残余距离徙动与二阶相位误差对观测场景进行成像区分块;多普勒质心具有二维扩散性,多普勒调频率与多普勒带宽具有二维扩展性;在距离频域-方位时域校正距离走动可削弱因双站斜视带来的回波信号距离-方位向二维强耦合,推导了距离走动校正后的回波频谱公式。仿真验证了一般构型机载双站SAR的信号特性与距离走动校正方法的有效性。     

机载高分辨滑动聚束SAR成像处理方法

针对机载滑动聚束合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像问题,在提出采用参考信号进行系统通道误差校正和高分辨滑动聚束成像运动补偿方法的基础上,结合基带方位向变标(BAS)算法,给出一种机载高分辨率滑动聚束SAR成像方法。首先,在频域推导了基于参考信号对回波信号进行幅度校正和相位补偿的方法;然后基于斜视成像几何模型,推导了机载滑动聚束SAR平台运动参数与多普勒参数之间的关系,给出从多普勒估计参数中估计运动参数和补偿运动误差的方法。采用该成像处理方法,某型星载SAR机载试飞试验成功实现了滑动聚束模式高分辨率成像,验证了方法的有效性。      

基于FMCW的大斜视SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波信号形式,该文对基于调频连续波的大斜视SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而导致目标的径向移动。同时,针对调频连续波SAR大斜视Dechirp数据,提出了时域走动校正、频域多普勒频移校正、距离弯曲校正的改进R-D算法,仿真数据处理结果验证了该文分析的正确性和所提算法的有效性。另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,该文也分析了其对成像造成的影响。     

机动目标ISAR超分辨成像的分辨能力研究

机动目标ISAR超分辨成像须考虑三维转动造成多普勒频率的时变性质,同时,成像质量也受到信号模型误差的影响,如包络对齐误差和自聚焦误差.采用误差参数和目标特征参数联合估计可显著提高机动目标成像的分辨率.本文将误差参数和目标参数联合建模,对信号模型解的不唯一性提出一种约束条件,引入分辨能力的概念,综合分析了存在这些因素时成像分辨率所受到的限制.