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。     

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。     

逆合成孔径成像激光雷达微多普勒特征分析

逆合成孔径成像激光雷达是一种结合将激光信号和逆合成孔径原理相结合的新体制雷达,能实现对运动目标的超高分辨成像,为提取目标的精细微动特征提供了新的途径。研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标振动微多普勒特征,分析了目标运动时激光信号的高载频和大带宽对目标微多普勒特征的影响,并通过仿真实验对基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒特征和基于微波波段逆合成孔径雷达的目标微多普勒特征进行了比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达能够提供足够的分辨率来分析微小目标微动部件带来的多普勒效应。     

逆合成孔径成像激光雷达微多普勒特征分析

逆合成孔径成像激光雷达是一种结合将激光信号和逆合成孔径原理相结合的新体制雷达,能实现对运动目标的超高分辨成像,为提取目标的精细微动特征提供了新的途径。研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标振动微多普勒特征,分析了目标运动时激光信号的高载频和大带宽对目标微多普勒特征的影响,并通过仿真实验对基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒特征和基于微波波段逆合成孔径雷达的目标微多普勒特征进行了比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达能够提供足够的分辨率来分析微小目标微动部件带来的多普勒效应。     

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。     

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。     

逆合成孔径成像激光雷达微多普勒效应分析及特征提取

 研究了基于逆合成孔径成像激光雷达的目标微多普勒效应,分析了激光信号高载频和大带宽对目标微动点一维距离像的影响,在此基础上建立了相应的微多普勒特征参数方程并讨论了快时间对微多普勒效应的影响.针对逆合成孔径成像激光雷达系统目标微多普勒效应的特点,提出了一种结合二值数学形态学腐蚀膨胀运算和推广Hough变换的目标微多普勒特征提取方法.仿真实验验证了文中微多普勒效应理论分析和微多普勒特征提取算法的正确性,并证明了逆合成孔径成像激光雷达对厘米或毫米量级微动观测的有效性.     

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。     

合成孔径激光雷达自适应成像技术

合成孔径激光雷达成像分辨率与成像距离无关,但在相同激光发射功率的情况下,合成孔径激光雷达的成像分辨率要求与成像距离要求是相互矛盾的。为解决这一问题,从合成孔径激光雷达成像的基本原理出发,给出了合成孔径激光雷达成像的方位分辨率与发射孔径的关系以及回波信噪比方程,分析了回波信噪比与成像距离、光源平均发射功率和发射孔径之间的关系。提出了一种合成孔径激光雷达自适应成像技术,成像系统根据回波信噪比自动调整发射孔径大小使回波信噪比限制在一定范围之内,以实现对远距离目标的大孔径低精度成像以及近距离目标的小孔径高精度成像。研究结果可以为合成孔径激光雷达的设计与应用提供一定的参考。     

合成孔径成像激光雷达高分辨的一维距离像

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,其突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的成像质量.对激光波段的高分辨距离像进行了研究,介绍了合成孔径成像激光雷达一维距离像的室内实验系统,有效地对合成孔径成像激光雷达一维距离像进行模拟.首先,简述了一维距离像的成像原理.然后,分析了系统的关键技术,给出了系统框图和连接关系,并且针对激光调谐信号的非线性问题,利用多项式推导出非线性的激光信号表达式,提出了一种时域补偿高阶相位误差的补偿方法.最后,通过实验证明了所提方法可以有效地消除各个脉冲的非线性问题,并且表明所给实验系统的可行性.     

单发多收模式下无源雷达成像研究

首先分析了无源雷达成像系统的目标回波形式,得到了目标散射分布函数和雷达接收信号之间的傅里叶变换对关系;对单个外辐射源的情况,提出了利用部署多个接收站等效合成大的孔径对目标进行成像的方法.由于采集的数据非均匀分布且数据量很少,本文采用极坐标格式对数据进行处理,充分利用了原始精确数据,有效提高了成像质量.理论推导和计算机仿真结果说明该方法是可行的.     

基于ISAIL稀疏性的相位校正算法

逆合成孔径成像激光雷达(Inverse Synthetic Aperture Imaging Lidar,ISAIL)的回波信号在距离-多普勒(Range-Doppler,R-D)域具有稀疏性,由此本文提出一种以稀疏性为全局约束条件的相位校正算法,并引入正则化方法解决此问题.在算法的实现过程中引入了Hadamard乘法...     

非共轴激光雷达消光反演中参考高度的标定

非共轴激光雷达的几何重叠因子对系统性能具有重要的影响,其直接决定激光雷达探测中消光系数反演的精度。文中提出了系统装配完成后标定激光雷达几何重叠因子的方法。首先,利用最小二乘法以及二次曲线拟合,得到一种确定Klett反演算法中参考高度的方法;其次,通过拟合还原近场回波信号,并利用雷达原始回波信号与拟合信号之比,得到系统的几何重叠因子;然后,再利用所得几何重叠因子对近场回波进行修正并作全程范围信号的拟合,确定消光系数边界值,以此作为Klett算法的参考高度;最后,利用2012年初春激光雷达资料对大气消光系数进行反演计算,证明该标定方法简单可行,能对激光雷达进行室内标定、降低对系统参数的要求,理论计算误差小。     

收发分置前视合成孔径激光雷达成像系统研究

研究了一种新型的收发分置的前视合成孔径激光雷达(SAL)成像系统。给出了系统的结构模型,分析了系统成像原理,详细推导了点目标的回波模型和适用于前视成像的距离多普勒(RD)算法,最后通过Matlab对9点目标的情况进行了成像仿真,对点目标峰值中心的128×128点切片和方位向、距离向包络进行了详细分析,结果表明该系统可以有效地对雷达前视场景进行成像。     

一种前视合成孔径激光雷达成像系统

提出了一种新型的基于激光收发阵列的前视合成孔径激光雷达(SAL)成像系统。给出了系统的结构模型,分析了系统成像原理,详细推导了点目标的回波模型和适用于前视SAL的ECS算法,最后通过Matlab对6点目标的情况进行了成像仿真,对点目标峰值中心的64×64点切片和方位向、距离向包络进行了详细分析,结果表明该系统可以有效地对雷达前视场景进行成像。     

一端固定的双站SAR体制下基于距离补偿的毫米波快速成像算法

本文提出了一种一端固定的双站SAR(OS-BiSAR)体制下基于距离补偿的毫米波快速成像算法.在图像重构过程中,该算法通过保留回波模型中的幅度衰减因子来补偿信号传播衰减,并根据目标回波方程特性对接收阵列维执行了卷积操作,最后通过快速傅里叶变换(FFT)以及相干累加等步骤求解出最终目标图像.仿真分析和实验结果表明,与OS...     

基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)能够突破天线孔径对分辨率的限制,因而得到了广泛应用. 本文提出了一种基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像方法,通过设计合适的成像几何构型,利用涡旋电磁波的相位特性实现对高度维的分辨,并推导得到高度维分辨率与模式数及雷达参数之间的关系. 考虑到回波信号中引入的涡旋相位项,对后向投影算法进行改进,实现对观测区域的三维成像,并引入稀疏重构算法减少对模式数的需求. 仿真结果表明,利用多模式聚合型涡旋电磁波束能够对分布在不同高度的目标进行准确重构,利用稀疏重构算法能够用少数模式实现高分辨三维成像. 本文提出的方法为新体制雷达成像研究提供了一定的参考.     

基于LFM-BPSK 信号的距离像成像方法

针对雷达通信一体化系统中雷达成像与通信共享信号的设计,分析了常见的一体化信号设计模式。首先,利用线性调频信号相位调制传递通信信息,设计了一种基于线性调频—二进制相移键控(LFM-BPSK)调制的雷达通信一体化信号,并给出了运动扩展目标的回波信号表达式;其次,通过计算单脉冲回波信号采样的逆离散傅里叶变换或离散傅里叶变换,提出了基于一体化信号合成高分辨距离像方法;然后,依据相位因子对傅里叶变换的影响,分析了多普勒效应对一体化信号合成距离像的影响;最后,对一体化信号的雷达成像性能进行了仿真计算。     

机载平行等速双基SAR的极坐标格式成像算法

平行等速双基SAR是指收发平台速度大小和方向均相同的双基SAR系统,该构型具有广阔的应用前景。在此将传统适用于单基地SAR成像的极坐标格式算法（PFA）加以改进,使之适用于平行等速双基SAR成像处理。由于收发异置,回波信号在接收平面和发射平面的斜距几何关系比较复杂。为了便于后续的二维插值操作,用一个新的几何模型来描述收发平面上斜距的关系。该算法具有传统PFA算法的操作简单,易于实现的特点。最后通过仿真数据的成像处理对该方法进行了验证。     

ISAR imaging of target with complex motion based on novel approach for the parameters estimation of multi-component cubic phase signal

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging of target with complex motion is very important in the radar signal processing domain. In this case, the received signal can be characterized as multi-component cubic phase signal (CPS), and the high quality instantaneous ISAR images can be obtained by the parameters estimation approach. The match Fourier transform (MFT) has been proposed for the parameters estimation of linear frequency modulated (LFM) signal, and it has been used successfully in the field of ISAR imaging. In this paper, the third-order match Fourier transform (TMFT) is proposed as an extension of the traditional MFT for the parameters estimation of cubic phase signal, and the asymptotic statistical performance is analyzed theoretically with the derivation of asymptotic statistical results for the estimated parameters. Finally, the TMFT algorithm is used as a tool for the improvement of inverse synthetic aperture radar (ISAR) images quality of target with complex motion, and the results of simulated and real data validate the effectiveness of the TMFT algorithm.