超宽带穿墙雷达双稳健波束互相关加权的自适应成像方法

为了改善超宽带穿墙雷达目标成像质量,论文提出双稳健波束互相关加权的自适应成像方法.该方法将基阵交替划分为两个子阵,利用双约束稳健Capon波束形成(DRCB)独立估计子阵波束输出信号,取其信号和的能量作为像值获得高成像分辨率和强干扰抑制能力;又因两波束的输出具有非常相似的主瓣响应和不同旁瓣响应的特点,取其互相关系数加权...     

时域波束形成在超宽带穿墙成像雷达中的应用

超宽带穿墙成像雷达作为一种能够隔墙探测和定位的新型雷达系统,在很多领域得到应用。该文提出利用时域波束形成对穿墙雷达进行成像的方法。电磁波穿墙传播时产生速度变化、衰减和折射等现象。该文在电磁波穿墙传播的折射模型上用解析的方法计算电磁波的传播时间,在时域波束形成成像算法中考虑了墙体对电磁波的影响,并用FDTD模拟对成像方法进行验证。最后定性分析了墙体厚度、介电常数估计误差对成像的影响。     

超宽带穿墙探测雷达的反向投影成像算法

在SAR BP（Back Project反向投影）成像算法的基础上,结合超宽带穿墙探测雷达应用中存在的特定条件（如墙体的反射、折射及其对宽带信号的色散影响,因天线阵的天线数目有限而使获得的信息量小等）,提出了一种超宽带穿墙探测雷达的BP成像算法。该算法考虑了超宽带电磁波穿透墙体传播的特性,能够去除墙体对成像的影响,并有效抑制了天线阵天线数目较少时的拖尾现象。通过仿真成像,分析了舍成孔径长度对可成像区域和成像精度的影响：合成孔径长度增加,成像精度提高,而可成像区域减小。     

一种快速超宽带穿墙雷达成像算法

超宽带穿墙雷达因为反恐、灾后救援等方面的迫切需要而成为近年来的一个研究重点。传统的超宽带成像算法在目标识别能力及计算效率上已不能满足其要求。基于逆边界散射变换的SEABED成像算法可以完成对目标边界快速成像,但是墙体的存在使其在穿墙雷达应用中受到限制。该文考虑到墙体的影响,在SEABED算法基础上提出一种新的适用于超宽带穿墙雷达的包络线算法,该算法通过计算从回波中提取的准波前所对应的曲线簇的包络线来完成目标边界成像。利用FDTD数值仿真实现了对隐藏在墙后目标的二维成像,验证了算法的有效性,并分析了墙壁对目标定位误差的影响。     

超宽带穿墙雷达椭圆包络线目标边界成像算法

为解决传统超宽带穿墙雷达后向投影(BP)成像算法不利于实时成像且成像模糊的问题,基于目标边界成像的成像算法成为近年来研究的热点。SEABED算法与Envelope算法是常用的目标边界成像算法,但此类算法存在抗噪性差或准确性不佳等不足。该文采用收发分置天线方式,提出一种基于椭圆包络线原理的成像算法。通过分析目标边界与天线坐标之间的几何结构,构造与目标边界相切的椭圆模型,推导了两者的映射关系,完成了穿墙成像的目标边界重建。理论分析和实验结果表明,该算法能提高成像的抗噪性与准确性,增强了穿墙成像的性能。     

超宽带穿墙雷达的非相干和相干成像算法

在超宽带穿墙成像系统中,选择合适的成像算法非常重要。常见的穿墙成像算法有非相干算法和相干算法,文中对两种算法的原理进行分析,比较了两种算法的优缺点。非相干算法采用三角定位的原理进行成像,硬件简单,但是需要求解一个复杂的方程组,并且当存在多个目标时方程组难以求解,因此在实际应用中受到限制。相干算法主要是反向投影算法,这种算法与合成孔径雷达成像过程类似,能够对单目标和多目标环境进行成像,通用性强。但是运算量比较大,影响了成像速度。     

组合字典下超宽带穿墙雷达自适应稀疏成像方法

针对现有超宽带穿墙雷达稀疏成像算法大多只采用点目标稀疏基表示模型和稀疏优化的正则化参数不能被自适应调整以及目标位置不在划分网格上带来虚假像的问题,该文提出一种基于贝叶斯证据框架的自适应稀疏成像方法。该方法首先利用组合字典独立稀疏表示场景中的点目标和扩展目标,然后在建立的偏离网格稀疏表示模型的基础上分层最大化各参数的似然函数,用第1层推理结合共轭梯度算法估计组合字典的各稀疏表示系数,用第2层推理估计正则化参数和目标的偏离网格量,最终通过迭代优化参数的设置得到问题的求解。仿真和实验结果表明,该方法不仅同时自适应增强穿墙场景中的点目标和扩展目标,还消除了偏离网格目标引起的虚假像。     

便携式超宽带穿墙成像雷达阵列模式性能研究

受限于便携性要求,超宽带穿墙成像雷达可用的天线数量有限,因而面临着如何充分利用有限的天线获取最优成像性能的难题。文中主要比对研究了UWB、TWIR在3种不同天线阵列配置模式下的性能。论述了3种不同的阵列配置模式,分析比对了在3种模式下UWB、TWIR的方位向分辨率和干涉区域,并通过仿真实验进行了验证分析,给出了合理等效孔径和虚拟阵元密度下的最佳阵列性能配置参考。     

超宽带穿墙雷达成像技术研究

文中详细介绍了超宽带穿墙雷达试验系统及其数据处理技术.针对试验系统中基于延时-求和波束形成方法的传统超宽带成像算法目标分辨率低、容易产生误判的缺点,引入最小方差无畸变响应波束加权及相关因子加权,优化成像算法,并应用于墙后隐藏目标的检测、成像试验.外场试验表明,应用优化后的成像算法,系统能对未知场景中的目标给予准确定位,目标杂波比改善了9.41dB.     

超宽带穿墙雷达成像技术研究现状

介绍了国内外超宽带穿墙雷达(Ultra Wide-Band Through the Wall Radar,UWB-TWI)装备研制现状,重点放在穿墙雷达成像算法上,包括逆散射成像算法、后向投影算法、时间反转镜方法、压缩感知成像方法等,以期为相关研究人员提供参考.     

基于深度迭代网络的穿墙雷达成像方法

联合墙杂波抑制及图像重建迭代求解方法为当前较前沿的穿墙雷达成像(through-the-wall radar imaging, TWRI)算法,能够同时抑制墙体杂波和重构目标图像,但仍存在收敛速度慢、人工干预过多以及对初值的选取敏感等问题,难以快速精确地进行目标成像. 针对上述问题,本文提出一种联合低秩与稀疏分解驱动的可学习深度迭代网络的TWRI方法. 该方法利用穿墙雷达场景下墙体杂波的低秩特性以及待重建目标图像的稀疏特性,首先将穿墙雷达成像问题建模为联合低秩与稀疏分解的正则化优化问题,然后采用变分框架和轮换策略将优化问题转化成两个准线性优化子问题并推导其更新公式,最后将上述迭代更新公式映射到网络结构中,展开成深度迭代网络模型并采用端到端学习策略,形成融合物理模型的可学习深度迭代网络框架. 仿真结果表明该方法能够有效抑制墙体杂波,相对于其他方法显著提高了目标成像精度和速度.     

一种穿墙雷达成像算法的快速实现方法

因涉及大量的数据处理,实时性成为制约穿墙雷达应用的主要问题.文中深入研究了Cordic算法,并对其进行了改进.将改进的Cordic算法与牛顿迭代法综合应用于系统中,提高目标定位过程中平方与开方的运算速度.仿真结果表明:优化后的成像算法可以有效保证成像精度,且实现效率提高了15.69％.     

基于低秩稀疏约束的穿墙雷达成像算法

针对穿墙雷达(TWR)成像过程中墙杂波与成像空间分别具有低秩性和稀疏性的特点,提出了一种基于低秩稀疏约束的穿墙雷达成像算法.所提成像算法通过奇异值软阈值法和l1范数最小化技术进行迭代求解低秩稀疏约束优化问题,实现在墙体强反射波存在的探测环境中基于压缩感知框架对墙后隐蔽目标的准确成像重建.仿真和实验数据的处理结果验证了所提成像算法的有效性和准确性.     

基于二维最小相位相干因子的MIMO穿墙雷达成像方法

讨论了基于因式分解的穿墙雷达多输入多输出阵列配置方法,在此基础上提出了基于二维最小相位相干因子(2D Minimum Phase Coherence Factor,2D MPCF）加权的成像方法。2D MPCF综合了相位相干因子和距离向相位相干因子的优点,在方位向和距离向均有良好的栅瓣和旁瓣杂波抑制效果。仿真实验结果验证了所提成像方法不仅可以有效抑制杂波干扰,而且提高了成像结果分辨率。     

基于折射波静校正的未知参数穿墙成像合成延迟时算法

在穿墙雷达实际应用中,墙体一般由两层不同介质构成,且各层墙体参数未知.若对墙后目标直接成像,会产生目标散焦或位置偏移.针对该问题,提出了基于折射波静校正的合成延迟时方法对墙后目标进行聚焦成像.首先读取每根接收天线回波数据确定电磁波的折射回波时刻,通过基本折射方程得到延迟时超定方程组,解此超定方程组可得电磁波在外层墙体内...     

Data extrapolation for high resolution radar imaging

In radar imaging, AR modeling is sometimes used to extrapolate the scattered field data to obtain a high resolution image. In general, the Burg method is used to estimate the prediction parameters. The Burg method leads to a stable prediction filter but can also cause bias in the estimated spectra. One can also use the modified covariance method (MCM) to estimate the prediction parameters. These parameters lead to unbiased spectra. However, the MCM does not guarantee a stable prediction filter. One may have to modify the prediction parameters to ensure a stable prediction filter. One way to ensure stability is to reflect the unstable poles inside the unit circle. It is shown that the modified parameters can be used effectively for data extrapolation. The radar images obtained using this extrapolated data are more accurate than those obtained using the extrapolated data from the Burg prediction parameters     

Time-domain imaging of airborne targets using ultra-wideband orshort-pulse radar

A time-domain physical optics inverse scattering identity is derived for real-time use in ultra-wideband radar systems. It is shown that using the band-limited impulse response of a radar target provides an edge-enhanced image. A simulation based on stepped-frequency, multiaspect measurements of aircraft models produces clear images with highly-defined edges     

超宽带穿墙探测雷达TH-UWB脉冲串信号分析

从定义出发推导了跳时调制超宽带广义高斯脉冲串(GGP)波形距离模糊函数的解析表达式,并通过仿真分析该波形模糊函数与跳时序列自相关特性、序列周期、脉冲平均重复周期、有效时间宽度、时间尺度因子及调制系数的关系.结果表明:选择良好自相关特性和较长序列周期的跳时序列可增强旁瓣抑制能力;增大时间尺度因子或减小有效时间宽度可增加距离分辨力;权衡选择适宜的调制系数不仅保持波形原有的距离分辨特性,而且有利于采用距离门技术抑制旁瓣.     

High resolution 3D imaging in MIMO radar with sparse array

High resolution three-dimensional (3D) imaging method using MIMO radar with sparse array is studied in this paper. A method based on compressive sensing (CS) is firstly given. However, the CS-based method has the off-grid problem which will reduce the estimation accuracy of scatterers’ position on the target. Moreover, a high dimensional measurement matrix is required in the CS-based method, which will lead to a heavy storage and computation burden. To solve the two problems of CS, a new method based on matrix completion is proposed in this paper. After reshaping the sparse 3D echo into a low-rank structured matrix, the full 3D echo can be recovered by solving a nuclear norm minimization problem. Then the accurate position of scatterers can be estimated by applying multi-dimensional harmonic retrieval methods to the full 3D echo. Finally, the high resolution 3D image of targets is reconstructed. The effectiveness of the method is validated by the results of comparative simulations.