舰船目标逆合成孔径雷达成像分析

对海上非平稳的舰船目标实现瞬时ISAR 2维成像.利用多普勒效应,得到目标的1维距离像,将各次回波包络对齐,在方位上进行自聚焦,即将目标等效为转台模型.在转台模型下,目标的运动分为平动和转动分量,平动分量在雷达成像过程中没有任何作用,因此需要将其补偿掉,这是雷达成像关键技术所在.对于运动比较平稳的观测目标,经过包络对齐和自聚焦后就可以直接得到其2维图像,但由于舰船目标通常是非合作目标,其目标特性和运动轨迹等很难确定,其回波具有明显的时变性,因此,按照多普勒中心的周期把成像时间划分为若干个时间段,针对不同的成像时间段得到相应时刻的瞬时ISAR像,由Matlab仿真对得出的分析结果进行了检验,表明该方法对于非平稳的舰船目标成像是有效的.     

基于正弦调频傅里叶变换的自旋微动群目标分辨

近年来针对孤立目标的微动特征提取技术已较为成熟,但针对群目标的分辨与微动特征提取技术尚有待深入研究。本文以空间自旋微动群目标为例,提出了一种基于正弦调频傅里叶变换的自旋微动群目标分辨方法。首先建立了自旋微动群目标的回波模型,在此基础上采用正弦调频傅里叶变换来提取回波中的微多普勒特征分量。针对正弦调频傅里叶变换在分析多分量正弦调频信号时所特有的交叉项问题,提出了一种有效的交叉项抑制方法。最后,结合交叉项抑制方法,利用正弦调频傅里叶变换处理自旋群目标微动信号,实现了对自旋微动群目标的分辨,并准确地提取出各子目标自旋频率特征。     

基于Zheng签密和SK签密的改进方案

近年来针对孤立目标的微动特征提取技术已较为成熟,但针对群目标的分辨与微动特征提取技术尚有待深入研究。以空间自旋微动群目标为例,提出了一种基于正弦调频傅里叶变换的自旋微动群目标分辨方法。建立了自旋微动群目标的回波模型,在此基础上采用正弦调频傅里叶变换来提取回波中的微多普勒特征分量。针对正弦调频傅里叶变换在分析多分量正弦调频信号时所特有的交叉项问题,提出了一种有效的交叉项抑制方法。结合交叉项抑制方法,利用正弦调频傅里叶变换处理自旋群目标微动信号,实现了对自旋微动群目标的分辨,并准确地提取出各子目标自旋频率特征。     

基于联合调频傅里叶变换的步进频雷达目标运动的补偿

针对频率步进雷达目标成像过程中运动参数精确估计及补偿问题,提出了基于脉间和脉内联合调频傅里叶变换的参数估计方法. 目标回波信号与本振信号混频后看作线性调频信号,将其作调频傅里叶变换,并在脉组间进行相干累积. 通过对调频率的搜索得到目标速度的精确估计,从而实现了低信噪比下目标运动的补偿. 由于该方法在调频傅里叶变换过程中,频率维采用了IFFT操作,运算效率较高. 计算机仿真结果进一步表明了该方法的有效性和实用性.      

多天线干涉处理的窄带雷达空间旋转目标三维成像

借鉴干涉式逆合成孔径雷达中多天线干涉处理的思想,采用L型三天线成像结构,提出了一种基于多天线干涉处理的窄带雷达空间旋转目标三维成像方法。推导了窄带条件下空间旋转目标回波干涉处理的原理,分析了短时傅里叶变换对回波干涉相位信息的影响,在对各天线回波进行短时傅里叶变换的基础上,在时频平面上有效区分了各散射点对应的回波曲线,获得了不同散射点对应的干涉相位信息,实现了对空间旋转目标的干涉式三维成像。与已有方法相比,该方法仅需利用单部多天线雷达即可获得目标的真实三维信息。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于EMD算法的空间自旋目标平动补偿与微动特征提取

针对微多普勒频率附加在空间目标高速轨道运动产生的多普勒频移上使微动特征提取更加困难这一问题,提出了一种利用EMD算法对空间目标进行精确平动补偿和微多普勒特征提取的方法。对空间自旋目标进行建模,推导了窄带雷达条件下空间目标的微多普勒效应,并分析了平动分量对微多普勒的影响;把目标回波分解成一系列本征模态函数(IMF),然后求出瞬时频率,利用经验模型分解(EMD)算法对瞬时频率进行分解,分析各分量的能量百分比判别平动频移分量,实现回波信号的平动补偿;对平动补偿后的信号利用 EMD算法分离出微多普勒曲线,提取微动特征。仿真实验验证了该方法的可行性与有效性。     

基于U-Net的涡旋电磁波雷达成像方法

基于轨道角动量模态变量与目标方位角变量的近似对偶关系,涡旋电磁波雷达可以实现对静止目标的二维高分辨成像,然而目标回波中的贝塞尔函数项会严重影响方位角向聚焦性能。现有基于逆投影算法的贝塞尔函数补偿方法计算量很大,难以实际应用。针对上述问题,提出一种利用U-Net卷积神经网络抑制贝塞尔函数影响、实现涡旋电磁波雷达高分辨成像的方法。首先,根据雷达目标散射分布的稀疏特性对U-Net网络进行改进,然后对目标回波信号进行二维快速傅里叶变换预处理得到目标散焦图像,将其作为改进U-Net网络的输入,并将目标理想电磁散射模型作为网络输出对网络进行监督训练。最后,基于未知目标回波信号,将预处理后的目标散焦图像输入到训练完备的网络模型中,即可得到聚焦良好的高分辨成像结果。仿真实验证明,该成像方法能够有效提高目标成像聚焦性能,且该网络模型在噪声存在的情况下仍具有较好的泛化能力。     

频率步进雷达机动目标运动参数估计及成像

为了解决频率步进雷达目标的复杂径向运动参数估计及补偿问题,提出用基于随机自相关函数的联合调频傅里叶变换方法精确估计目标复杂运动参数。目标回波信号与本振信号混频后,可以表示成离散的高阶线性函数,将其进行随机自相关运算,并在脉内作联合调频傅里叶变换,同时在脉间进行相干累积,根据峰值位置获得径向运动参数的精确估计,实现低信噪比条件下目标运动补偿和清晰成像。计算机仿真实验结果显示,该方法能够在-25dB低信噪比下清晰成像,通过比较表明,该方法具有较好的抗干扰能力。     

FMCW SAR快速运动目标检测与成像

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)特有的工作模式使得其回波信号相对脉冲SAR具有不同的形式。推导了FMCW SAR系统下运动目标的回波模型。提出了一种基于Hough变换的快速运动目标检测方法和Hough变换与分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FrFT)变换相结合的运动目标参数估计方法;利用该方法补偿FMCW系统引入的附加距离走动后,运动目标的成像效果明显提高。多点运动目标仿真数据处理验证了该方法对目标检测与成像的准确性和有效性。     

基于广义S变换的超声多普勒信号瞬时速度提取

多普勒回波信号中瞬时速度的提取对目标的运动状态分析具有重要意义,但由于其非平稳性的限制,一般的分析方法无法提供足够的时频聚焦性能.针对这个问题提出了基于广义S变换的超声多普勒信号瞬时速度提取方法,并进行了计算机仿真和实验验证.在仿真上设定超声波入射一个往复运动的质点得到了多普勒回波信号,在实验上设计了一个往复运动的机械装置,超声探头发射超声波并接收回波信号.通过对回波信号进行广义S变换,提取了信号的瞬时频率,并计算得到瞬时速度.计算机仿真和实验研究表明了广义S变换在超声多普勒信号中运动目标的瞬时速度提取上的有效性.     

输电线路离散化飞鸟回波多普勒信号的提取

报道一种基于飞鸟散射模型的用于高压输电线路飞鸟回波多普勒信号的提取方法,采用单频连续波来研究飞鸟的回波特性.这种研究方法重点分析了多普勒雷达模块的探测方法,并介绍了多普勒信号放大电路的设计.通过该设计能很好地提取出反应塔杆附近的飞鸟活动情况的多普勒信号,从而达到检测飞鸟、消除鸟害的目的.     

基于DMTD多普勒补偿的互补码脉冲压缩

为解决相位编码脉冲压缩信号的旁瓣导致大目标信号的旁瓣覆盖小目标,降低雷达对小目标的检测能力,提出一种基于数字动目标检测(DMTD)的交替发射互补码的方法,对正码和补码回波分别做MTD,然后分两步进行相位补偿,并分别脉压和叠加(去旁瓣). 该方法能有效地补偿多普勒频移和分时发射导致的相位差,保持了脉压后正码和补码回波信号旁瓣的互补性. 由于是交替发射正码和补码,能有效降低目标RCS的角闪烁导致的回波能量起伏带来的影响. 以四相互补码为例进行了仿真,结果表明,该方法补偿了由于分时发射造成的互补码之间的初始相位差,脉冲压缩后对互补码进行叠加,得到了低旁瓣的脉冲压缩结果.      

基于深度展开的SAR大斜视RD成像算法

大斜视角条件下的合成孔径雷达SAR回波信号具有方位向和距离向严重耦合、大距离徙动等特点,采用常规的距离多普勒RD算法成像,会引起方位向的散焦以及空变等问题。为了改善大斜视SAR在成像过程中存在的问题,提出了一种基于深度展开网络的SAR大斜视可学习距离多普勒成像方法。该方法将RD成像方法与深度学习结合,利用RD成像的步骤构建了基于深度展开网络的RD学习成像网络结构,将回波数据作为网络输入来学习回波数据到大斜视SAR图像的成像过程。首先,在分析大斜视SAR回波信号模型的基础上确定了网络成像过程中的可学习参数;其次,根据成像过程设计大斜视SAR成像网络;最后,通过非监督训练的方法对网络进行训练,最终输出学习成像结果。点目标和面目标仿真结果表明,该方法可以有效抑制旁瓣,提高成像精度和计算效率,满足SAR在大斜视角下的成像要求。     

基于Matlab平台的多普勒雷达强度资料三维可视化

多普勒天气雷达是天气预报与科研应用中监测小尺度天气重要的观测手段.本文以CINRAD-SA型多普勒天气雷达为例,简要介绍了雷达的工作原理及其基数据结构.通过Matlab平台实现天气雷达资料数据的读取,并选用8点插值法(EPI插值)和Cressman插值,实现了将雷达极坐标数据内插到笛卡尔坐标系的三维可视化显示,并且可获取空间内任一切面或剖面的雷达回波强度.对比显示结果发现:Cressman插值后的结果对三维整体呈现的更好,8点插值(EPI)对于平面细节的显示更突出.     

基于单频涡旋电磁波雷达的人体目标步态精细识别

现有基于传统平面电磁波雷达的人体目标识别技术能够实现对步态差异较大的人体目标的分类识别,但在步态精细识别方面面临较大困难。将涡旋电磁波雷达应用于人体步态识别中,尝试通过发射携带有轨道角动量的单频涡旋电磁波来增加雷达回波中的目标信息量,以提高人体步态精细识别能力。首先建立了人体目标的涡旋电磁波雷达回波模型,并仿真生成了3种步态下的回波数据集;然后通过将回波变换到基频,获得目标线多普勒和角多普勒混合信息并用时频图表征,最终将时频图输入到卷积神经网络模型中获得分类结果。仿真实验表明：相比于传统平面电磁波雷达,使用涡旋电磁波可以提升人体步态精细识别能力。     

多普勒频率偏置LFM信号的模糊函数分析

线性调频（linear frequency modulation , LFM）信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用。由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,本文根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频（Doppler frequency shifted linear frequency modulation, DFS-LFM）信号的模糊函数以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析。分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关。当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求。     

近程PRC-CW雷达运动目标特征研究

为获得运动目标特征,基于目标多点散射模型推导了近程伪码调相连续波(PRC-CW)雷达回波多分量信号模型.在该模型基础上提出将运动目标的细微频谱结构作为该目标特征,并详细阐述了特征提取的方法.该方法在常用的脉压-快速傅里叶变换处理之后,利用频谱细化方法得到目标的细微频谱结构,然后通过梅林变换实现了该结构特征对于目标不同入射角情况下的尺度不变性.给出了实现过程框图.目标外场实测数据试验结果表明不同目标的细微频谱结构明显不同,反映了不同目标的结构特征.     

雷达回波信号的多普勒瞬时频率仿真研究

雷达回波信号是非平稳的时变信号,其瞬时频率是雷达接收机所接收到的回波信号的重要参数,可以获知空间目标的运动信息.本文分析了雷达回波信号处理过程中产生的多普勒瞬时频率的数学基础,其信号频谱峰值随时间的变化而变化,并采用时频分析的方法仿真了多普勒瞬时频率的性能参数,以获得回波信号的多普勒瞬时频率时间域与频率域的联合分布信息,便于获知空间目标的运动情况,更好地探测、跟踪空间运动目标.     

基于S变换的浮标式高频地波雷达相位补偿算法

针对浮标式高频地波雷达系统,分析了雷达平台晃动对回波信号相位的影响,并且提出一种基于S变换的相位补偿方法。该方法利用信号窄带分量中能量最大者作为相位补偿的标校信号,采用S变换的时频分析方法对雷达信号的瞬时频率以及相位进行估计,实现对回波信号相位补偿。仿真结果显示一阶海洋回波谱得到了很好的锐化,与相位污染前的多普勒频谱相近,从而验证了方法的有效性。     

Extraction of wind stress from HF radar sea-echo Doppler spectra

A new method for remote sensing wind stress by HF radar is presented, which uses sea state parameters obtained from sea echo Doppler spectra with appropriate inversion technique together with relevant empirical relationship. This method is demonstrated using simulated radar Doppler spectra. Supported by the 863 High Technology Project of China (No. 863-818-01-02) Huang Weimin: born in 1974, Ph. D graduate student