基于一维高分辨距离像的相关测速补偿算法

在分析运动目标对频率步进信号成像影响的基础上,阐述和推导了基于一维高分辨距离像的相关测速算法,给出了该算法的测速性能和实现流程.对是否利用IFFT结果的相位信息,提出了距离像实包络相关和复包络相关两种处理模式.针对空间高速运动目标,仿真和分析了各因素对测速精度的影响.结果表明,该算法测速精度高,计算量小,抗噪性能较好,为宽带雷达实时自测速补偿提供可能.

利用核匹配追踪算法进行雷达高分辨距离像识别

雷达高分辨距离像识别是目前雷达自动目标识别研究领域的一个重点.采用核匹配追踪算法来设计分类器,提取一种非常简单的高分辨距离像平移不变特征———功率谱特征为识别特征,通过把高分辨距离像从像域变换到功率谱域来提取目标的平移不变特征,稳健性较好.基于实测数据的识别结果表明该算法具有较好的识别性能,同时其识别运算量较小.

毫米波高分辨成像相控阵雷达试验研究

设计了一种毫米波有源相控阵雷达,用于实现宽带信号收发、高分辨成像。针对毫米波成像雷达对系统幅相误差敏感的特点,提出了一种基于软件补偿的宽带幅相误差修正方法,修正后的一维距离像主副瓣比由~5 dB提升至~40 dB,距离分辨率达到~5 cm,可满足高分辨宽带成像需求。最后,探讨了基于Keystone变换的大转角成像方法在毫米波宽带成像中的应用,有效校正了目标散射点跨距离单元徙动误差,并最终获得了民航飞机的高分辨二维成像结果。

基于FEKO软件的全极化一维距离像仿真

近年来随着雷达技术的不断发展,雷达极化特性在目标特征提取和识别中应用越来越广泛,尤其在与高分辨技术的结合,成为现代雷达发展的重要方向之一。文中以步进频率宽带雷达体制下的弹道导弹中段目标为例,提出了一种基于FEKO仿真软件获取目标全极化回波数据,进而生成目标全极化HRRP的方法。结果显示,该方法实现简单、效率高、成本低,可以成功实现目标全极化HRRP的生成。

基于一维距离像和微动特征的弹道导弹识别方法

弹道导弹目标识别是导弹防御系统的重要环节.用于弹道导弹识别的特征通常包括RCS特征、极化特征、雷达高分辨一维距离像(HRRP)、ISAR像、微动特征等.研究目标散射中心模型,给出了基于散射中心理论的HRRP特征.弹道导弹在释放诱饵过程中,弹头和诱饵在结构和质量上的差别会表现在微运动特征上,据此构建了弹头及诱饵的微运动模型,得到弹头进动模型及诱饵摆动模型,对所建模型回波进行短时傅里叶变换(STFT),提取时频脊得到微动特征.弹头及其诱饵有着丰富的结构信息,仅依靠单一特征识别弹头目标效果并不理想.提出综合HRRP特征与微动特征的多特征联合识别方法,对联合的多特征采用主成分分析(PCA)降维,采用支持向量机(SVM)作为分类算法,仿真结果表明,联合HRRP特征与微动特征并通过PCA降维后弹头识别率得到明显提升.

三维散射中心模型辅助的一维距离像要害部位选择

不同于传统爆炸杀伤型武器,碰撞杀伤以其毁伤集中的优势正逐渐被应用于拦截、破甲等多个领域,而准确判定要害部位实现对于目标的有效毁伤打击有重要的意义。由于一维距离像具有姿态、强度及平移敏感性,仅基于距离像进行要害部位选择难以实现。本文提出一种三维散射中心模型辅助的一维距离像要害部位选择方法。通过获取目标三维散射中心的先验模型,结合要害部位三维位置实现三维向二维、二维向一维的图像投影,得到一维散射点序列模板。按照滑动最大匹配原则将目标散射点序列模板与待识别距离像匹配,此时一维散射点序列模板中要害部位所对应的距离像位置视为要害部位所在的实际位置。该方法运算复杂性小,便于实现,具有较强的实用意义,基于地面目标的电磁计算仿真数据说明算法有较好的要害部位选择性能且对角度偏移有适应性。

基于ICPF的步进频率雷达机动目标高分辨率成像处理

针对机动目标步进频率回波信号一维距离像模糊的问题,本文提出了基于求和立方相位函数(Integrated cubic phase function,ICPF)的运动参数估计和补偿方法。首先,构建机动目标的步进频率回波三阶相位信号模型,采用一阶差分处理实现相位降阶。其次,计算降阶信号的ICPF,依次估计和补偿加速度以及速度引入的误差相位。然后,对运动补偿后信号进行IFFT处理可以获得目标高分辨一维距离像。其中,对加速度和速度的估计只需要进行一维搜索,算法运算量很小。最后,分别在无噪声和较低信噪比的情况下进行计算机仿真,实验结果验证了本文所提方法的有效性。

运动目标对步进频率一维距离像的影响研究

该文针对宽带步进频率收发信号,根据高分辨率一维距离像的多散射中心数学模型,分析了当目标运动时的距离相位关系,并推导了目标一维距离像的偏移因子和发散因子公式,对多普勒效应的影响进行了深入的研究。通过对高分辨率步进频率毫米波目标模型的计算机系统仿真,算法和分析得到了验证,并得到了运动目标速度补偿条件。

基于调频步进信号的高分辨率分块稀疏成像技术研究

针对调频步进信号的传统高分辨一维距离成像算法存在非最强散射点幅度损失、耦合时移和波形展宽等问题,提出了一种基于超完备基和分块稀疏的稀疏成像处理模型,并根据该模型在利用分块正交匹配追踪和分块迭代软阈值算法优化求解时的可稀疏性,实现了调频步进信号的高分辨率分块稀疏成像。仿真结果表明:相对传统成像算法,稀疏成像算法在应对多目标场景和运动目标场景时性能改善明显。

基于DnCNN的海面目标一维距离像识别方法

针对低信噪比条件下海面目标分类识别精度差的问题,该文提出了一种基于去噪卷积神经网络(Denoising convolutional neural network,DnCNN)的海面目标高分辨一维距离像(High Resolution Range Profile,HRRP)识别方法。所提方法设计了一个海面目标分类识别模型,该模型通过其中的降噪模块提高信噪比。首先,分析了HRRP和二维图像的相似特性,将HRRP降噪转变为二维图像降噪。其次,利用深层次卷积层与批归一化层相结合的结构,提取图像深层次的噪声特征,最后采用残差学习技术,减轻深层次网络的学习负担的同时重构图像进行分类识别。实验结果表明,该模型可以有效提升低信噪比条件下的海面目标分类识别正确率,在不同信噪比条件下其识别性能均优于对比模型,具有良好的识别性能和鲁棒性。

运动目标对步进频率一维距离像的影响研究

该文针对宽带步进频率收发信号,推导了基于高分辨率一维距离像的多散射中心数学模型,并给出了其外包络表达式。针对高分辨率步进频率毫米波雷达目标,分析了当目标存在相对运动时的回波数学模型,并对多普勒效应的影响进行了深入的研究,通过计算机的系统仿真,最后得到了运动目标速度估计与补偿的条件。

雷达目标一维距离像识别创新课程设计

为了提高雷达原理与系统课程的教学质量与效果,该文基于多次样本的高分辨雷达一维距离像设计了一个雷达目标识别的仿真验证课程项目,即一种针对最小K-L距离判决准则的不对称性而利用最小R-A距离判决准则的改进方案,并具体阐述了K-L和R-A方法的原理及实施方式,给出了试验流程图和仿真过程中各参数的选择。实践表明,该课程设计形象生动、易于掌握,涵盖了雷达原理,目标识别等技术,满足了教学与科研的需要。

雷达目标一维散射中心识别特征提取研究

针对雷达目标高分辨一维距离像在目标识别中存在计算量和存储量过大的问题,研究了基于一维散射中心的目标识别特征。在使用矩阵束法提取散射中心的基础上,定义了散射中心阶数、散射中心相对位置和中心矩三个平移不变特征用于目标识别,较好地描述了目标散射特性。三类目标外场实测数据的识别试验结果显示,相对于单一特征的目标识别,综合上述三个特征的识别不但能获得更好的目标识别率,而且识别结果对高斯白噪声不敏感。

一种基于多约束条件的目标一维像尺寸提取方法

雷达高分辨一维像反映了目标的精细结构信息在雷达视线上的投影,正确提取目标一维像尺寸是计算宽带RCS,反演目标真实长度,实现目标分类识别的基础。文中针对在目标一维像尺寸提取时存在的目标分裂、多目标情况等情况,提出一种基于多约束条件计数的目标一维像尺寸提取算法,可以实现宽带距离窗内多个目标一维像尺寸的同时提取,经过实测数据验证,文中提出的一维像尺寸提取算法平均提取误差小于2个距离门,具有优良的性能和提取稳定性,可有效避免海杂波,目标分裂多目标等情况的影响。

一种高效实用的宽带速度补偿技术及性能评估

基于高速目标宽带线性调频回波模型,推导了高速目标的去斜回波理论表达式并进行了定性分析;在分析去斜回波表达式中速度项影响的基础上,给出一种工程实用化的速度补偿方法,该方法具有计算量小、稳健有效的特点;利用信息熵和归一化方差评估速度对一维距离像的畸变影响,并给出该速度补偿技术对雷达测速的精度要求;最后,通过仿真验证了结论的正确性和有效性。

基于散射中心调制的宽带雷达干扰技术

根据宽带雷达高分辨一维距离像(High Resolution Range Profile,HRRP)成像原理,提出了一种基于散射中心调制的宽带雷达无源干扰技术。利用干扰物散射中心和目标散射中心叠加的干涉效应,通过控制干扰物的强度及分布,实现对目标区散射中心分布的调制,使原本可以被雷达区分开的散射中心重新聚连。该技术可以使雷达无法通过目标区一维距离像包络的起伏获取目标真实的散射中心分布,进而无法建立被干扰后的成像结果与目标的真实形状、尺度和空间位置等正确的关联关系,最终实现对宽带雷达HRRP成像的干扰。通过典型算例,仿真分析了干扰物的散射强度、干扰物和目标物之间的投影距离等关键参数对干扰效果的影响,验证了基于散射中心调制的宽带雷达干扰原理的可行性。

基于雷达高分辨一维距离像的海面目标识别技术研究及应用

在对海观测领域,由于海面上环境复杂,目标数量多、种类多(包含大小渔船、货船、集装箱船、巡逻艇、大型军舰等),雷达对海上目标观测时,现有雷达对海功能无法自动对这些船只目标进行分类显示,同时,近海岛礁众多,并随着潮汐变化露出海面或消失,增加了目标显示数量,造成各种目标布满显示屏,影响了真实目标探测.

基于准静态法的空间进动锥体HRRP序列快速生成

雷达一维高分辨距离像序列生成是研究目标跟踪和识别的重要基础。传统一维距离像序列生成涉及RCS的复杂电磁计算,动态目标的连续多帧距离像生成需要较多的计算资源。基于锥体目标本身具有旋转对称性,目标散射回波不受锥体自旋运动的影响,因此,利用锥体目标散射回波形成的一维距离像形状仅与受重力和进动影响的姿态角有关。进动过程中姿态角呈现周期变化,一维距离像也具有周期性规律。本文采用准静态方法实现了空间进动锥体目标动态一维距离像序列的快速生成,即按照一定步长预先计算出空间锥体在不同姿态角下的电磁散射回波数据,仿真中根据空间锥体运动的姿态角进行插值,并对结果进行逆傅里叶变换可快速得到空间进动锥体的一维距离像序列。结果表明,相同参数下,准静态方法耗时仅为常规方法的2.55%,简单高效地实现了高分辨距离像序列的生成。

地面目标HRRP识别的稳健性特征选择方法

特征选择是雷达高分辨一维距离像目标识别的关键步骤,可降低特征维度,提高特征稳健性。提出一种基于散度的特征选择方法,采用该方法对适用于距离像地面目标识别的特征集合进行特征选择,得到优选的特征子集后再进入分类器网络进行识别。采用地面目标仿真数据和实测数据进行神经网络分类器识别实验。实验结果表明:在距离像信噪比、俯仰角和距离分辨力参数变化的情况下,基于散度的特征选择方法在基本保持或提升特征集的识别性能的前提下,能保持甚至提升识别的稳健性,具有较好的应用价值。

一种新的小波阈值去噪算法

雷达一维高分辨距离像对噪声极为敏感。研究一种新的小波去噪算法得到高信噪比的雷达一维高分辨距离像是实现精确目标识别的关键。文中对比分析了小波模极大值去噪算法和小波阈值去噪算法,并在经典小波阈值去噪算法的基础上改进了阈值函数,提出了一种新小波阈值去噪算法。实验证明新的算法能够更好的提高雷达一维高分辨距离像的信噪比,有效抑制噪声敏感性。新算法结合了软、硬阈值算法的优点,灵活度高。