合成孔径雷达微动目标指示(SAR/MMTI)研究进展

目标微动蕴含着对合成孔径雷达(SAR)图像解译极为有利的特征和信息,同时也造成SAR成像模糊等不利影响.近年来,SAR目标微动影响分析、微动目标检测、估计、成像等技术正成为当前遥感领域新兴的研究方向.本文将上述技术统称为SAR微动目标指示(SAR/MMTI),对SAR/MMTI概念、科学问题、试验情况、理论进展、应用前景等方面做了比较深入的介绍和分析,最后对SAR目标微动研究的发展趋势进行了预测.

分布式OFDM-MIMO雷达MTI处理

分布式频分正交复用-多输入多输出雷达(orthogonal frequency division multiplexing-multiple input multiple output,OFDM-MIMO)是一种新型雷达系统。针对该雷达的杂波抑制问题,建立了该雷达的回波模型,分析了空间分集和发射频率分集对改善因子的影响,给出了该雷达的动目标显示(meving target indication,MTI)杂波抑制方法,并分析了提出方法的性能。较之传统发射相同载频信号的MIMO雷达,分布式OFDM-MIMO雷达由于频率分集带来的处理自由度能改善多普勒频率落入MTI滤波器凹口的目标的检测能力。理论和仿真实验证实了提出方法的有效性。

宽带DBF SAR/MTI雷达典型工作模式设计

合成孔径雷达作为一种无线电装备,也必然遵循从模拟到数字再到软件化这样的发展道路。数字阵列SAR/MTI系统采用数字化、软件化处理取代硬件实现,具有许多常规SAR/MTI系统所不具备的优势。回顾了数字波束形成技术(DBF)与合成孔径雷达(SAR)逐步结合的技术发展进程,讨论DBF在SAR系统的典型应用模式及性能与功能的提升。最后建议我国急需开展宽带DBF体制SAR/MTI系统技术研究,使DBF体制的SAR侦察监视技术从跟踪走向创新,从而为下一代战场侦察监视雷达奠定技术基础,实现情报获取效率的有力提升。

一种新的MIMOSAR/MTI空时等效重构方法

多输入多输出合成孔径雷达(MI MO SAR)是一种新体制的成像雷达。针对高空高速平台的SAR系统方位向口径(或方位向分辨率)和作用距离的设计矛盾,采用MI MO体制有效地解决了PRF设计的问题。并针对多通道MTI模式提出了一种新的MI MO SAR空时等效重构方法,使得系统有效地兼顾了SAR模式和MTI模式。与常规的SAR/MTI系统相比,MI MO SAR/MTI系统在SAR模式下可以实现远距离高分辨率宽观测带成像;在MTI模式下,可以实现远距离运动目标探测,且具有高的运动目标检测性能和定位精度。

双基雷达MTI杂波非静态特性消除方法

空时自适应处理(STAP)是机载和星载双基雷达中的关键技术.在双基雷达体系中分析了杂波非静态特性对空时自适应处理运动目标检测性能的影响.在统一条件下,推导出了局域化辅助数据区、距离变化加权和数据补偿等三类杂波非静态特性消除处理方法.对这些方法的改善因子性能进行了数据仿真比较研究和兼容性分析,并指出了它们的应用局限性.

超声彩色血流成像系统中一种新的MTI解决方案

在彩色血流成像系统中,超声血流多普勒信号被高强度的组织杂波所污染,M T I是抑制杂波并提取血流信号的一项关键技术。为了进一步提高血流的检测性能,提出了一种新的M T I解决方案,它由预滤波器、杂波弱抑制器和二阶AR估计器三部分组成。经过预滤波和杂波弱抑制处理后,高强度的组织杂波得到有效的削减,此时其强度与血流相当,最有利于发挥二阶AR估计器的性能。仿真实验证实,与传统的方法相比,本文提出的方法能够更加准确和稳定地估计血流参数,同时具有更强的低速血流检测能力。

MTI级联MTD的信噪比增益

雷达系统经常采用动目标指示(MTI)级联动目标检测(MTD)提高对运动目标的检测性能。文中推导出了MTI级联MTD的信噪比(SNR)增益计算公式,该增益不超过仅MTD处理的SNR增益。级联MTI后,对位于MTI通带中心处的MTD滤波器,其增益变化较小,越远离该中心的MTD滤波器,增益变化越大。MTI滤波使背景噪声变得不平稳,不利于后续的恒虚警率(CFAR)检测。采用MTI的频率响应加以校正,恢复噪声的平稳性。上述研究对工程实践具有较高的参考价值。

METHOD FOR ALONG-TRACK DUAL-ANTENNA AIRBORNE RADAR'S GMTI WHEN THE ATENNA ERROR CHANGES PULSE TO PULSE

This paper presents a joint method of Doppler Beam Sharpen (DBS) imaging and Signal Subspace Processing (SSP) to achieve Ground Moving Target Indication(GMTI) for along- track dual-antenna airborne radar. When the error of the two antennas (also refers to channels) changes pulse to pulse, the method SSP is used to precisely calibrate the two antennas’ DBS images, then to detect the ground moving targets in the difference image of the two calibrated images. The method DBS-SSP is proved to offer performance improvement on the actually measured data and simulated data.

顺轨三频三孔径星载SAR的运动目标检测及定位方法研究

杂波背景下,传统的多通道SAR运动目标检测方法在杂波对消后即实施目标检测,并不考虑目标的距离徙动校正,这种做法会丢失某些快速目标,虽能够检测到速度不是特别快的目标,却可能存在测速模糊,难以对其准确定位。对此,该文提出用3频3孔径SAR解决杂波对消后快速目标的多普勒模糊问题,并用双频共轭处理(DFCP)和Keystone变换对动目标解多普勒模糊、进行距离徙动校正,提高信噪比,进而实现对目标的检测、无模糊测速和定位。该方法在可获得与其他方法相当定位精度的同时,扩大了可检测和定位的目标的速度范围。仿真结果证明了该文方法的有效性。

一种改进的OTHR自适应海杂波抑制方法

海杂波抑制严重限制天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)系统对低速舰船目标检测能力的主要原因之一。针对自适应海杂波抑制方法中当杂波与目标多普勒频率接近时存在目标谱峰分裂或目标谱峰偏移的问题,提出一种采用运动目标显示(moving target indication,MTI)与基于特征值分解的自适应杂波抑制相结合的改进的特征值分解(modified eigen-value decomposition,MEVD)海杂波抑制方法。该方法通过MTI滤波器抑制目标谱峰内杂波,之后通过自适应抑制方法抑制其他杂波,具有同时抑制一阶和高阶海杂波的能力,提高了目标信杂噪比,有助于提高OTHR对舰船目标的检测性能。理论分析、仿真实验和实测数据处理结果均验证了MEVD方法的有效性。

分布式天基雷达动目标检测性能分析

针对多部天基雷达采用分布式工作体制检测运动目标面临的杂波抑制困难问题,分析了沿航迹基线长度、有效基线长度、地面坡度、波束指向误差、图像配准误差、通道幅度和相位误差对杂波抑制和动目标检测性能的影响。仿真实验结果为以动目标检测为目的的卫星编队构形和雷达参数选择提供了一定依据。

数字旁瓣相消与动目标显示的兼容性分析

为了同时对付有源和无源干扰,需要同时采用旁瓣相消(SLC)和动目标显示(MTI)技术,且 SLC 一般都在 MTI 处理之前实现。本文分析了 SLC 对 MTI 产生影响的原因,并将其分解为理想权值和权值噪声两种不同性质的影响,它们分别等效于展宽了杂波的频谱和产生了附加噪声。文章还提出了各种不同因素的作用。最后,提出了一种简单有效地补偿 SLC 对 MTI 影响的方法。

无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达(SAR)系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示(GMTI)处理技术。通过微型SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。

地空复合箔条走廊干扰机理和效能分析

有源干扰照射下的箔条走廊,可形成较宽的频率覆盖,使MTI雷达性能降低。从信号类型及其功率等参数对这种有源无源复合干扰机理进行了分析,定义其相对于传统箔条走廊的干扰提升系数来衡量其干扰效果,并对影响该系数的关键因素进行了讨论。针对MTI雷达,对干扰相对提升系数进行了建模仿真,结果表明,与传统的箔条走廊相比,这种干扰的压制效果可获得较大程度的提升,但是距离雷达越近,提升效果越不明显。

基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法

ATI-SAR系统要求两个通道的相位特性准确匹配。该文分析了ATI-SAR系统相位误差的来源,建立了ATI-SAR系统相位误差的数学模型。提出了一种基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法,给出了该相位校正方法的处理流程。计算机仿真证明在没有平台速度、偏航角等先验知识的情况下该方法仍可有效补偿ATI-SAR系统的相位误差,而且相位缠绕时,不需进行相位解缠。

旁瓣消隐技术在雷达中的应用

旁瓣消隐技术(SLB)是雷达抗有源干扰的有效方法。它采用空间滤波技术,通过比较主、辅天线接收机的输出信号幅度,实现对干扰信号的抑制。介绍了旁瓣消隐的原理,建立雷达旁瓣消隐技术的数学模型。并给出基于DSP的SLB工程实施方案。与传统的对消系统相比,该旁瓣消隐系统具有更好的抗干扰性能。

多源置信综合的雷达与ESM协同跟踪方法

跟踪空间邻近目标时,仅依靠运动学信息不足以实现可靠的数据关联,而基于动目标指示器(Moving Target Indicator,MTI)雷达和电子支援措施(Electronic Support Measurement,ESM)的多源异类传感器数据融合可以通过提升数据关联性能达到改善跟踪性能的目的。通过构建基于五种成比例再分配规则(Five Proportional Conflict Redistribution Rules,PCR5)置信度量的数据关联策略,将目标运动学信息和属性信息结合做多特征推理,解决异类传感器数据的不确定性和不一致性;利用Dempster-Shafer(DS)证据理论方法进行属性融合更新,完成属性信息在时间序列上的相干积累,实现空间邻近目标的可靠跟踪。该方法从数据关联和状态估计两方面联合进行改进,通过引入属性信息提升数据关联的正确性,从而提升跟踪性能,实现多源异类信息下的协同跟踪。仿真表明,相比于仅雷达跟踪、雷达和ESM序惯跟踪等方案,该方法可有效提升跟踪精度和关联性能。

便携式叶簇穿透战场监视雷达若干关键技术

传统战场监视雷达只能侦察通视条件下的裸露目标。随着对战场透明度要求的不断提高,具有穿透树丛能力的便携式战场监视雷达倍受关注。该文对这种新型体制雷达中的几项关键技术作了初步研究,分析了其战术指标与技术参数之间的关系,并对其信号处理中的新问题及相应的解决方法进行了探讨,给出的结论可为雷达设计者进行技术参数和系统方案的优化设计时提供参考。文章最后介绍了其今后可能的发展方向。

一种新的雷达动目标检测方法

基于线性调频(LFM)脉冲压缩雷达原理及雷达动目标显示(MTI)的数学模型,通过与传统二脉冲对消和三脉冲对消的方法相对比,采用四脉冲对消和参差脉冲重复频率处理盲速的方法进行动目标检测。仿真实验证明,在动目标检测中使用线性调频脉冲压缩的四脉冲对消和参差脉冲重复频率方法,能够更好地提取杂波中的运动目标。