时域校正距离走动的CS成像算法

在许多应用场合,特别是弹载平台的大斜视角SAR成像,对算法的实时性和复杂性要求很高。本文提出一种改进的CS成像算法,该算法首先在时域校正距离走动以减少二维耦合量,然后采用CS算法校正距离徙动的其他部分。算法只需要经简单的相位相乘即可完成距离徙动校正的功能,且计算量适中。本文对该算法做了详细的推导和分析,并用仿真实验验证了大斜视角下算法的有效性。最后分析了不同斜视角下的SAR图像质量,结果表明较大斜视角下像点依然保持良好峰值旁瓣比和积分旁瓣比,但实际分辨率将下降。

基于合成带宽技术提高距离分辨率的新方法

多频段子脉冲信号合成距离像,可以降低系统瞬时带宽和采样率要求,并提高距离分辨率。探讨了一种新的基于合成带宽技术的综合子脉冲成像思想,该方法用非均匀采样模型来解决频带合成中子脉冲参数不同带来的问题,然后采用辛格插值方法进行信号的均匀化重建,并最终获取更高分辨率距离像。仿真实验表明,此方法不仅能解决不同参数的子脉冲信号间合成问题,还有效改善了距离分辨率。

弹载聚束SAR平台的PFA算法

高分辨率SAR图像有助于导引头选择目标的关键部位进行精确打击,以扩大毁伤效果。尽管雷达平台在末制导阶段运动非常复杂,但由于天线始终指向目标,可以认为几何场景是聚束模式。而弹载平台的运动与机载平台不同,方位向和距离向都会作非匀速运动。非匀速运动不仅会引起越距离单元迁徙(MTRC),还会导致方位角非均匀变化,从而造成成像结果在距离向和方位向均出现散焦。本文通过对弹载聚束SAR几何场景和运动特点的分析,推导了变速条件下的PFA算法。首先研究了径向运动造成的越距离单元迁徙,并分析了运动补偿精度对成像质量的影响;然后采用SINC插值处理横向变速转动造成的方位角非均匀变化的问题。仿真实验获得良好聚焦的SAR图像,验证了本文方法的有效性。

基于高重频随机频率步进宽带雷达的频率匹配算法

高重频条件下,随机频率步进(random stepped frequency,RSF)宽带雷达收发不同步导致混频困难。通过对混频过程与成像算法的分析,认为采用错误混频的回波成像时会散焦,而采用正确混频的回波能合成良好距离像。基于相邻良好距离像间有强相关性这一特征,构建了频率匹配搜索算法以获取正确的混频频率位置,并通过仿真分析验证了该方法的有效性。

随机频率步进雷达成像分析

随机频率步进信号兼具步进频率雷达和宽带噪声雷达的特点,不仅可以降低系统瞬时带宽和数据采样率,还具有优良的低截获概率(LPI)、电磁兼容性(EMC)和抗射频干扰(ARFI)特性。分析了随机频率步进信号的相关输出及模糊函数的统计特性,如一阶矩、二阶矩和方差等,并与均匀频率步进信号做了抗干扰性能的比较。提出并分析了相关输出结合Range-Doppler模式的SAR成像方法,同时通过仿真实验验证了该方法成像的有效性。

基于斜飞模式的双基地SAR成像算法

斜飞模式双基地SAR系统配置灵活,具有广阔的应用前景.但由于收发平台存在距离向的运动,瞬时斜距方程非常复杂,运动补偿也更困难.本文通过分析斜飞模式下的几何构形,阐述了斜飞模式下距离向运动补偿的基本原理,并设计了两种运动补偿方法——泰勒近似法和模型近似法.然后通过对距离向偏移补偿后的回波分析,完整的推导了基于时域距离走动的双基地SAR成像算法.仿真实验表明模型近似法运动补偿的效果要优于泰勒一阶近似法,与泰勒二阶近似法相当,并验证了本文方法对斜飞模式双基地SAR成像的有效性.

非匀速平飞模式下双基地SAR成像分析

该文研究了收发平台非匀速平飞模式下的双基地SAR成像问题。首先构建收发非匀速平飞模式的几何场景,并通过对回波瞬时收发距离的分析得到了双基地SAR回波的近似模型。收发平台速度变化使得波束不同步,导致SAR数据在方位向非均匀采样,该文首先分析了将非匀速平飞双基地模型等效成单基地变速运动模型的方法,然后采用非均匀傅里叶变换处理变速运动引起的非均匀采样的问题。多组不同条件下的仿真实验表明双基地SAR图像质量较好,验证了该文方法的有效性。

非匀速弹道SAR成像方法研究

非匀速直线弹道成像是弹载SAR领域的核心问题之一。首先构建三维空间中的非匀直弹道模型,通过泰勒近似公式分析运动偏差的来源,并将运动偏差分解成方位偏移、地距偏移和俯仰偏移等三个部分。推导了横向运动和俯冲运动分别引起的地距偏移和俯仰偏移函数,从而得到了对应的运动补偿函数。方位偏移表现为SAR平台在方位向作变速直线运动,回波的数据格式可看成空间非均匀采样的结果。为此,提出了一种利用空间非均匀采样模型替代时域变多普勒模型的成像方法。该算法将变速运动等间隔时间采样的回波数据等效为匀速运动中非等间隔时间采样数据,然后通过方位向非均匀离散傅立叶变换将数据变换到均匀频率域,再完成其它后续的成像操作。完整地推导了非匀直弹道SAR成像的全过程,点目标仿真结果清晰可见,表明了算法的有效性。

一种对随机频率步进信号的散射中心提取方法

为提高雷达抗干扰能力,采用内插阵列变换的方法来对随机频率步进数据重构虚拟均匀步进频数据的协方差矩阵,再利用求根MUSIC算法获取目标的散射中心。平板的电磁散射数据验证了该方法对实际目标的有效性。通过蒙特卡罗仿真分析了在不同信噪比下提取散射中心的性能,结果表明该方法简单可靠,可用于任意步长变换的步进频信号,具有较强的适应能力。

一种基于内插阵列变换的变速SAR成像算法

在成像平台非匀速运动条件下,SAR数据在方位方向不再是均匀采样,原有的SAR成像算法的适用条件不再满足。本文试图从均匀采样数据重建的角度研究非均匀采样下的SAR模型,借鉴非均匀阵列DOA估计中的内插阵列变换思想,提出了重构虚拟均匀采样数据的算法思想。通过对构造方法需要满足条件的分析,本文推导了基于内插阵列变换的预处理算法。仿真实验表明本文方法能对非均匀采样SAR数据成较清晰的SAR图像。本文针对位置测量存在误差的情况作了性能分析,结果表明该算法在SAR实际测绘精度下仍然具有较好的适应性。

一种基于合成带宽技术提高SAR分辨率的新方法

近年来,一种多chirp脉冲合成大带宽的技术受到雷达界的关注,该方法可以在降低系统瞬时带宽和采样率的情况下提高距离分辨率。针对子脉冲信号的参数如采样率、带宽和频段问隔等可能各不相同的问题,本文提出了采用SINC插值进行信号均匀化重建的方法,并通过前处理方式来实现合成带宽技术在SAR中的应用。最后的仿真实验验证了本文方法适应于参数各不相同的多频段子脉冲信号,能有效提高距离分辨率。

基于ARLPM改进的海面目标检测新方法

舰载(或岸基)雷达对海面小目标检测是一个重要而且困难的课题。最大极点幅度检测(ARLPM)是目前实用性较强的一种方法,特别在短时检测方面有着不错的效果。但该算法的缺陷在于只利用了海杂波AR谱的最大幅度极点的谱宽特性,文中在ARLPM的基础上提出了一种新的基于AR模型的方法——双参量检测,它同时利用到了极点的谱宽和谱峰。最后,利用真实海杂波数据对该方法作了实验,通过比较表明,双参量检测优于原方法。

LVQ神经网络用于海上小目标检测

舰载(或岸基)雷达对海面小目标检测是一个重要而困难的课题。最大幅度极点检测(ARLPM)是目前实用性较强的一种方法,特别是在短时检测方面有着不错的效果。本文在AR-LPM的基础上提取了最大幅度极点的两个目标特征———频率和谱宽,然后采用学习矢量量化(LVQ)神经网络进行目标检测。该方法有强大的非线性运算和相似特征聚类功能,不仅简单易行,还具备一定的自适应性。最后本文利用真实海杂波数据对该方法作了实验,通过比较表明,LVQ神经网络检测优于原方法。