基于局部显著特征聚焦学习的SAR舰船智能检测

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像的船舶目标检测,因其广泛的应用前景而备受关注。近年来,基于深度学习的SAR图像船舶目标检测在多种场景中表现出较好性能。然而,由于SAR独特的成像机制,舰船目标通常与背景环境具有相似的散射特性使得实际的船舶目标难以辨识,且船舶目标尺度较小,导致准确检测船舶目标具有挑战性。为了缓解这一问题,本文提出了一种基于局部显著特征聚焦学习的SAR舰船检测方法。首先,设计了双重注意力模块,通过对通道级和空间级的特征进行双重注意力加权,以充分地探索船舰目标的关键语义特征,从而提升模型的深度提取能力。随后,为了进一步提升模型对船舶目标特征的表征能力,设计了平衡特征金字塔网络模块,通过对舰船目标的多尺度特征进行缩放、增强和聚合处理,以实现多尺度特征间的语义和空间信息均衡分布。最后,在SAR舰船检测数据集(SAR Ship Detection Dataset,SSDD)上进行了广泛的实验分析,实验结果一致性地证明了所提方法在提升SAR图像舰船目标检测准确性方面的有效性。

维纳滤波最优权修正导向矢量的SAR-GMTI动目标径向速度估计方法

针对通道幅相误差和图像配准误差等非理想因素导致动目标径向速度估计性能下降问题,本文提出利用维纳滤波最优权修正导向矢量的动目标径向速度估计方法.该方法利用抑制杂波的维纳滤波最优权矢量对动目标理想导向矢量加权处理获得修正导向矢量,并采用匹配滤波算法估计动目标径向速度.仿真数据和某机载多通道SAR-GMTI实测数据处理表明,所提方法对通道幅相误差和图像配准误差稳健,在图像相邻像素存在较大相关性时仍可获得较高的动目标径向速度估计精度.

多通道SAR近岸水面区域模糊杂波抑制方法

在方位多通道合成孔径雷达(SAR)体制下,针对近岸水面区域出现的强模糊地杂波抑制问题,该文分析推导了模糊杂波的多通道导向矢量,建立了近岸水面区域的SAR图像域多通道信号模型。以推导的导向矢量和建立的模型为依据,提出了适合近岸水面区域的模糊杂波抑制方法,分析了方位多通道空域采样带来的空域模糊对模糊杂波的影响,在此基础上,对该类背景下的动目标检测性能进行了仿真分析。仿真实验验证了该算法的有效性。

交替收发模式下SAR-GMTI沿航迹基线形式及其影响分析

采用子孔径交替收发的工作模式,可以增加沿航迹基线长度和相位中心个数,是提升单平台多通道SAR系统地面动目标检测(GMTI)性能的有效途径。该文在建立交替收发模式下多通道动目标信号模型的基础上,通过分析推导明确了形成GMTI基线的必备条件。以建立的模型和推导为依据,给出了交替收发工作模式的设计考虑,通过对同一系统采用不同天线孔径划分和交替方式下的GMTI性能的比较,说明了合理选择天线孔径划分和交替方式对提升GMTI性能的重要性。仿真和实测数据处理结果验证了结论的正确性。

多极化数据空时协方差矩阵融合方法

空时自适应处理(STAP)方法具有良好的地面动目标检测性能,然而在非均匀场景下,STAP常由于训练样本数不足而存在性能损失。建立了极化空时三维信号模型,指出不同极化通道间杂波功率存在差异而空时二维结构在理论上一致,并在此基础上提出最大似然参数估计的多极化杂波协方差矩阵融合方法以改善样本数不足导致的协方差矩阵估计精度较差问题;对杂噪比较大且各极化通道间的空时协方差矩阵结构误差较小的特殊情况,通过对杂波协方差矩阵以及信杂噪比损失的分析指出平均融合即具有良好的检测效果。仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于伪协方差矩阵的强弱邻近信源DOA估计方法

针对强信号邻近时弱信号的波达方向(DOA)难以准确估计问题,提出了一种基于伪协方差矩阵的强弱邻近信号DOA估计方法。通过重新排序大特征值来构造伪数据相关矩阵,然后对新的相关矩阵进行匹配波束形成,最后与MUSIC谱叠加形成伪空间谱。理论分析与仿真实验表明,所提方法在增强弱信号的同时能够有效抑制强信号,显著提高了分辨强弱信号的能力。

基于星历和回波的分布式卫星SAR系统沿航迹基线计算方法

针对分布式卫星SAR系统中混合基线和雷达斜视导致沿航迹基线难以精确计算的问题,提出了一种基于星历和回波数据的沿航迹基线计算方法。在将分布式卫星航迹补偿为平行航迹的基础上,建立了存在混合基线及雷达斜视条件下的观测几何模型,推导了沿航迹基线的计算公式。根据雷达回波数据估计多普勒中心频率,并由此得到计算沿航迹基线所需的斜视角。在空间基线较长、斜视角较大条件下,该方法相比近似计算方式而言,能获得高精度的沿航迹基线估计。仿真结果表明,用该方法计算得到的沿航迹基线长度作为测速定位的基线参数,可以获得高精度的动目标测速定位结果。

分布式卫星SAR系统时变基线补偿方法

针对分布式卫星合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统中星间基线时变导致高程干涉相位补偿困难和SAR图像对相干性下降的问题,从分布式卫星SAR系统的观测几何构型出发,提出了一种时变基线补偿方法。该方法采用总体最小二乘法拟合航迹方程,并依据方程参数重构虚拟的平行航迹,通过补偿原航迹和新航迹上的观测波程差获得等效的固定基线回波数据。仿真实验表明,采用该方法进行时变基线补偿后,能有效提高SAR图像对的相干性和地面动目标检测(ground moving target indication,GMTI)性能。

直升机载ROSAR运动补偿及成像算法

针对传统旋转式合成孔径雷达(ROSAR)成像算法在直升机平台运动下难以实现有效的聚焦成像问题,提出一种融合直升机平台运动补偿的改进Chirp Scaling算法。首先建立了存在平台运动时直升机载ROSAR成像的几何模型,在此基础上,分析了平台运动引起的目标斜距误差随目标位置的变化关系,得到了平台运动引入的斜距误差的空变特性,并给出误差补偿方法。然后分析了雷达相位中心等效速度随目标斜距变化对成像质量的影响,并把其影响补偿融入到Chirp Scaling算法的距离徙动空变性校正和方位压缩中。仿真结果验证了所提方法的有效性。

单通道SAR无模糊估计快速运动目标速度

该文提出一种利用单通道相位信息无模糊估计地面运动目标径向速度方法。在距离频域做两视处理,并在多普勒域经过两视干涉处理,使得运动目标的干涉相位满足相位连续性假设。利用最小二乘线性拟合估计干涉相位关于多普勒频率的斜率,径向速度可由该斜率计算得到。该文方法具有不受相位缠绕影响的优点。相比于单通道幅度方法,该方法具有更高的估计精度和实时性。该方法在多普勒域能够同时估计多个目标径向速度。通过实测数据处理验证了该文方法的有效性。

星载雷达双机交叉备份光传输设备互换性链路设计

针对星载雷达高可靠性和互换性的苛刻要求,研究了星载雷达双机交叉备份光传输设备链路设计方案,利用数学组合理论对链路设计方案进行设计、计算和分析,得出4种满足设备互换性的链路设计方案,同时满足了星载雷达高可靠性和互换性的要求。

一种星载大阵面数字阵列雷达复杂光纤传输网络简化设计方法

文章介绍了光纤技术在星载大阵面数字阵列雷达中的应用,指出了由于大阵面数字阵列技术需要使用多个DAM(数字阵列模块),在DAM全数字信号采集到DBF(数字波束形成)之间需要异常复杂的光纤传输网络。本文针对此问题,提出了使用光纤转接盒的方式简化DAM到DBF之间光纤传输网络的设计方法。利用该方法,可以大大地减小光缆网的复杂度,降低光缆网的加工难度和成本,减小了安装难度,同时提高了设备的维修性、可靠性,降低了维修成本,在星载大阵面数字阵列雷达系统中有很大的工程意义。