联合三阶Keystone变换与相关函数的机动目标补偿算法

在机载脉冲多普勒雷达中,针对高机动目标的运动补偿问题,本文提出了一种基于联合三阶Keystone变换、相关函数与尺度变换的距离维和多普勒维走动校正方法。首先对回波信号进行传统的脉冲压缩处理,接着对慢时间维进行三阶Keystone变换处理并构造自相关函数,进行慢时间变量的相参积累,从而补偿掉机动目标引起的所有距离走动现象;之后对自相关函数的慢时间变量进行尺度变换,并对尺度变换后的信号针对时延和慢时间进行二维FFT变换,从而消除掉目标的多普勒散焦现象,得到目标聚焦峰值点,顺利地进行目标检测。仿真实验验证了方法的有效性。     

天空双基地预警雷达长时间相参积累算法研究

天空双基地预警雷达体制中,信号传播距离远,回波信噪比低,且目标高速运动常导致回波越距离单元走动,从而影响目标检测性能。针对这一问题,将Keystone变换用于天空双基地预警雷达体制中,在建立空间几何模型的基础上,分析了回波越距离单元走动特性,应用Keystone变换校正距离单元走动,并进行解多普勒模糊处理和基于单元选大准则的数据处理。该方法可以用于多个不同距离和速度的目标距离走动校正和相参积累检测。仿真结果验证了该方法具有良好的多目标检测性能。     

距离走动校正的距离空变分析与补偿

斜视角的距离空变导致距离走动校正存在距离空变。文中分析了距离走动校正距离空变对成像的影响,发现距离走动校正空变导致目标图像在近距端和远距端向反方向漂移。在前斜视SAR中,距离场景近端目标向左漂移若干像素,距离场景远端目标向右漂移若干像素。距离走动校正空变不仅造成场景的扭曲,在高分辨大斜视下还会使图像散焦。文中给出了距离走动校正距离空变补偿方法,所提方法可与常规的二次补偿结合进行,不会增加额外的计算负担。仿真结果与理论分析一致,距离走动校正空变补偿后,场景近端和远端目标均能较好聚焦,实测数据成像实验也与理论分析相符。从而表明距离走动校正空变分析是正确的,距离走动校正空变补偿方法是有效的。      

微弱目标检测技术

高速弱小目标的检测是一个具有挑战性的课题。高速运动目标速度快，会产生严重的距离走动，而且由于雷达的脉冲重复频率较低往往导致欠采样。因此传统的 Keystone 变换失效， 这些都对目标能量的有效积累不利；同时由于各个目标的距离走动率不同，也不利于多目标的检测。针对以上问题提出一种基于 Clean 技术的微弱目标检测方法。校正目标的距离走动和二次相位项，从而实现目标能量的有效积累；同时利用 Clean 技术，提高了对微弱目标的检测性能。     

基于线性调频变标原理的SPECAN成像算法

在擦地角较大的前斜合成孔径雷达(SAR)模式下,距离走动会随斜距明显变化。传统SPECAN成像算法只以中心斜距为参考进行了走动校正,使得测绘带距离边缘仍会有残余的距离走动,最终导致目标的散焦。为了解决该问题,提出了一种基于线性调频变标原理的SPECAN成像算法。该算法首先在二维时域乘以Chirp Scaling因子,去掉了距离走动的距离空变性,然后使用传统SPECAN成像算法完成图像的二维聚焦。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

一种多载频MIMO雷达高速运动目标多维参数估计方法

 多载频MIMO雷达中,高速运动目标回波信号经通道分离后各通道的距离和多普勒频率均不在同一分辨单元,无法利用传统的超分辨算法对目标距离、角度等参数进行估计.本文根据目标回波特点提出一种基于级联Keystone变换的高速运动目标参数估计方法.该方法先在快时间维利用Keystone变换校正距离走动,再在慢时间维进行Keystone变换校正多普勒走动,最后用MUSIC算法进行距离、方位和俯仰等参数估计.仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性.     

高速运动目标的越距离走动补偿

对于搜索转跟踪的雷达系统来说,跟踪模式下往往采用较大的带宽,并且如果目标运动速度过快,此时雷达回波会出现距离走动,从而影响到雷达的检测性能。Keystone变换是校正距离走动的常用方法,但须考虑速度模糊的情况。本文在雷达搜索模式下通过多重频法预先得到多普勒模糊度,并对跟踪模式下的回波信号进行处理来校正距离走动。仿真分析和实测数据处理结果表明了实现方法的有效性。     

雷达成像近似二维模型及其超分辨算法

现有的雷达成像超分辨算法是基于目标回波信号的二维正弦信号模型,所以模型误差,特别是距离走动误差,将使算法性能严重下降或失败。为此,本文采用距离走动误差下的一阶近似雷达成像二维信号模型,提出了一种基于非线性最小二乘准则的参数化超分辨算法。在算法中,距离走动误差补偿与目标参量估计联合进行,文中同时给出了算法估计性能的Ｃｒａｍｅｒ－Ｒａｏ界及仿真结果。     

超声速弱目标二维频域检测与参数估计算法

超声速弱目标在长积累时间内会发生严重的距离走动,导致常规雷达检测性能急剧下降,针对该问题,本文提出了一种超声速弱目标二维频域检测与参数估计算法。首先给出了超声速弱目标回波信号模型,并分析了距离走动特性。在此基础上,推导了超声速弱目标回波二维频域表达式,得出了距离频域和方位频域存在线性关系的结论,并根据二维频域中的斜线进行积累,以此提高目标的检测性能,同时完成目标的参数估计。最后,通过仿真实验分析了该算法的检测和参数估计性能,理论推导和仿真结果表明该算法的信噪比积累增益为脉压比和相参积累脉冲数的乘积。      

Keystone变换对空时自适应处理性能的影响分析

机载/星载等高速平台进行高速空中动目标检测时,平台的高速运动会引起杂波走动,目标与平台的高速运动还会导致目标产生严重的距离走动,一般常用keystone变换(keystone formatting)来校正。但由于目标存在严重的速度模糊,keystone变换无法同时校正目标和杂波的距离走动。本文首先研究雷达处于高速平台时keystone变换校正空中动目标距离走动的同时对杂波特性的影响,进而分析其对空时自适应处理(Space-time adaptive processing , STAP)的影响。通过研究指出:当目标不存在多普勒模糊时,keystone变换可同时校正目标和杂波的距离走动,从而为取得良好的STAP性能提供了前提;当目标存在多普勒模糊时,keystone变换校正目标距离走动的同时会使杂波部分产生新的走动分量,最终降低STAP性能。分析结果为如何更好地实现高速平台高速空中动目标检测问题提供了理论参考。      

一种多通道SAR地面快速目标高概率检测方法

研究了合成孔径雷达地面动目标检测(SAR-GMTI)的快速目标检测问题。为提高检测概率,在回波数据的距离压缩-方位时域,对基带多普勒中心偏移对应的速度分量引起的走动采用Keystone变换进行校正,对整数倍脉冲重复频率(PRF)的多普勒中心偏移对应速度引起的走动量则可在时域加以校正,校正后再进行方位匹配滤波得到运动目标SAR图像,同时利用距离走动信息完成速度解模糊。实测数据处理结果验证了该方法的有效性。     

机载雷达高速空中微弱动目标检测新方法

该文分析了机载雷达高速微弱空中动目标检测问题,指出直接对总回波数据进行Keystone变换校正存在多普勒模糊的动目标的距离走动时,会导致杂波脊展宽、杂波自由度增加从而降低STAP性能。为了解决这一问题,该文提出了一种新方法,该方法首先进行杂波抑制,然后利用Keystone变换校正目标距离走动,最后对目标距离走动校正后的数据进行常规空时2维波束形成实现目标积累,从而避免目标与杂波模糊数不同时,直接对回波数据进行Keystone变换校正动目标距离走动的同时影响杂波分布特性进而降低STAP性能的问题。仿真结果证明了该方法的有效性。     

逆合成孔径雷达成像中散射点走动的校正

距离-多普勒算法是ISAR最常用的成像方法,它将目标上的散射点按其距离和多普勒的二维分布形成目标图像。为了得到较高的多普勒分辨率,成像的观测期间目标必须有一定的转角,即存在散射点走动,在分辨率要求较高的场合则会发生越分辨单元走动(MTRC),从而使成像点扩展函数扩散,分辨率下降。本文研究了散射点走动问题,并提出了一种简单而有效的校正方法。计算机仿真和转台数据的校正结果表明,成像质量得到明显改善。     

采用目标轨迹积累的窄带雷达信号长时间积累方法

在雷达信号长时间积累过程中,点目标的位置会在多帧距离-多普勒数据之间移动并形成一条轨迹,这里提出两种积累该轨迹的方法,分别适合于距离走动较小和多普勒扩散较小的情况。所提的两种方法首先分别通过速度补偿和二次相位补偿将三维数据空间中的目标轨迹校正到分别垂直于距离轴和多普勒轴的平面中,然后通过矩阵重组将校正后的三维数据分别分解为并列的多普勒-时间和距离-时间矩阵,最后采用Hough变换对位于其中一个二维矩阵中的近似直线的目标轨迹进行积累。所提的两种方法大大增加了目标的积累时间并改善了目标的最小可检测信噪比。实测数据的实验结果证明了其有效性。     

含旋转部件的ISAR目标分离式成像

随着雷达成像分辨能力的不断提升,转台模型所引起的二维距离走动已经影响到高分辨ISAR成像质量。同时,雷达目标物上部件的微动也变得不可忽略。因此,针对含旋转部件的目标的ISAR回波,本文提出了一种基于回波分离处理的精细化成像流程。该流程通过对目标物的刚体、部件回波进行分离,有序地对来自转台模型的二阶、一阶距离走动进行补偿,并获得旋转运动参数估计。其后,再对两种回波分别用与之相适的方法进行成像,完成对整个目标物图像的精细化处理。仿真和实测数据的处理结果验证了该流程的有效性。      

基于分段伪Keystone变换的快速旋转目标检测

 对于高距离分辨雷达,快速复杂运动目标在相参积累时间内出现的越距离单元走动给检测与识别带来极大的困难.本文针对快速旋转目标越距离单元走动的问题,提出了一种新的分段伪Keystone变换方法,对越距离单元走动进行校正.该方法首先将数据按一定准则分段,每段数据用伪Keystone变换处理,校正目标的越距离单元走动,然后将每段数据"拼接"在一起,完成整个观测时间的距离像对齐,并在此基础上实现积累时间内的相参检测.采用离散匹配傅里叶变换实现了该变换的快速算法,仿真实验验证了算法的有效性.     

一种径向匀加速目标包络徙动补偿新方法

雷达信号多脉冲长时间积累是提高雷达检测性能的重要手段。当雷达探测高速运动目标时,目标的径向加速度将引起二次距离走动,使雷达检测性能大大降低。针对此问题,提出一种消除距离走动二阶项的新方法。该方法首先对目标回波进行广义二阶Keystone变换,然后在慢时间域通过解线调的思路估计多普勒调频斜率,进而补偿多普勒高阶项,最后对补偿后信号再进行广义二阶Keystone变换,从而完全消除距离走动。仿真结果证明了该方法的有效性。     

提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法

 增加目标信号的积累时间是提高雷达对微弱目标探测能力的主要方法.但是,对于高速运动目标,在长时间相参积累期间,目标回波信号容易产生距离徙动和多普勒走动,若不进行补偿,目标信号能量不能有效积累.传统基于keystone变换的方法仅适用于目标作匀速运动的情形,当目标作机动运动时,距离弯曲不能通过keystone变换进行校正.针对目标作匀加速运动,且高速目标存在多普勒模糊情况,本文提出一种二维匹配滤波新方法,该方法将脉冲压缩后的目标回波转换到距离-多普勒二维频率域,通过构造一补偿函数进行匹配滤波处理.该方法不需要知道目标运动速度参数,由目标径向速度引起的距离走动和径向加速度引起的距离弯曲均能得到很好的消除,另外,所提算法可以有效地利用快速傅里叶变换实现而无需进行插值操作,运算量小.仿真结果表明本文方法具有良好的高速机动目标积累检测性能.     

逆合成孔径雷达成像中散射点走动的校正

距离－多普勒算法是ＩＳＡＲ最常用的成像方法,它将目标上的散射点按其距离的和多普勒的二维分布形成的目标图像,为了得到较高的多普勒分辨率,成像的观测期间目标必须有一定的转角,即存在散射点走动,在分辨率要求较高的场合则会发生越分辨单元走动（ＭＴＲＣ）,从而使成像点扩展函数扩散,分辨率下降,本文研究了散射点走动问题,并提出了一种简单而有效的校正方法,计算机仿真和转台数据的校正结果表明,成像质量得到明显改善     

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。