基于涡旋电磁波新体制的雷达前视三维成像

涡旋电磁波具有独特的波前相位调制特性,其作为一种新的雷达发射端分集模式,可实现目标雷达截面积(RCS)分集、提升信号与信息处理维度和性能,其探测与成像性能在多种雷达体制中得到了验证。该文针对前视雷达成像的应用背景,基于均匀圆阵发射与圆阵中心单天线接收的收发体制,在建立了电磁涡旋前视雷达信号模型与成像模型的基础上,提出了一种分时多模态扫描的成像方法,利用多模态涡旋电磁波在不同俯仰角的幅度差异性和在不同方位角的相位差异性,以及雷达与目标相对运动产生的多普勒效应,提出了改进的后向投影-距离多普勒算法,实现了目标三维成像。由于涡旋电磁波的能量发散特点,随着俯仰角增大,高模态方向图增益急剧下降,该文所提方法通过对多个模态在空域能量分布的有效利用,在较大视场角下具有较高的稳定性。基于点目标成像结果,验证了在多模态涡旋波覆盖的较大视场范围内,目标成像结果的归一化等效增益在低俯仰角与高俯仰角处基本相当。所提方法通过对飞机目标的实验验证,根据成像结果可较为准确地重构目标的三维结构。

一种单孔径毫米波单脉冲雷达前视三维SAR成像算法

该成像算法通过脉压生成一维距离像,虚拟合成孔径实现方位维高分辨,逆散射方法求解散射中心方位分布合成阵列接收信号,对同一距离单元内不同方位的散射点进行多普勒域分离生成距离-方位多普勒像,再通过单脉冲方位测角得到距离-方位像;应用ISAR成像在俯仰维生成距离-俯仰多普勒像,再通过单脉冲俯仰测角得到距离-俯仰像,最后合成三维像。经仿真及试验验证,该方法实时性强,成像精度高。

双/多基地合成孔径雷达前视三维分辨力研究及运动参数设计

为了准确获取高空高速双/多基地合成孔径雷达(B/M-SAR)目标回波的二维空变特性,建立了空间几何运动构型,借助梯度法和模糊函数理论,对B/M-SAR的前视三维成像能力和分辨特性进行了分析和研究,并基于分辨力的变化特性,设计了影响成像分辨力的主要运动参数。研究结果表明:B/M-SAR具有前视三维成像能力,成像场景存在最佳成像区域和发射机平台最佳飞行时段;多普勒分辨力和地距分辨力均具有二维空变性,目标纵坐标的增大会引起地距分辨能力增强,且在发射机旋转角度270°处达到最优;高度向分辨力不具有位置空变性,在接收机运行至目标区域正上方时分辨性能最佳;要达到1m的地距分辨力和2m的高度分辨力,应选择234.7MHz的发射信号带宽。

基于关联计算的相控阵雷达前视成像技术

基于关联计算成像原理,提出一种适用于相控阵雷达的前视成像技术,其随机移相是由配置二维相控阵雷达来实现的.为了模拟经典量子关联成像中的随机涨落光场以实现测量的不相关性,需要控制二维相控阵辐射出的波前呈现随机幅相波动特性,再结合压缩感知(compressive sensing,CS)的模型框架与稀疏贝叶斯学习(sparse Bayesian learning,SBL)算法解决关联耦合问题以实现目标场景的方向维和俯仰维超分辨成像。甚至可以在不需要雷达与目标相对运动的情况下,结合宽带信号体制实现雷达前视超分辨三维成像。仿真实验和实测数据验证了其原理的正确性和算法的有效性。

基于模拟退火法的优化线阵的前视三维SAR模型

提出了一种基于模拟退火法的优化线阵的前视三维合成孔径雷达(SAR)模型。针对实线阵需要的阵元个数多、数据计算量大等问题,利用模拟退火法优化3D-SAR的天线阵列得到一个位置优化的非均匀稀疏线阵。分析比较非均匀稀疏线阵和几种不同结构的线阵:非均匀稀疏线阵能以较少的阵元数目达到与其他几种阵列相似甚至更好的波束分辨率,并有效地避免了均匀稀疏阵列的栅瓣问题。分析了前视三维SAR的信号模型。将位置优化的非均匀稀疏线阵应用于前视三维SAR成像并结合BP成像算法。通过仿真实验验证了该模型的正确性和有效性。