天基逆合成孔径雷达脉内脉间运动补偿及高分辨成像

近年来,太空态势感知在军用和民用领域都得到了越来越多的关注。天基逆合成孔径雷达(SBISAR)能够实现对空间目标的高分辨成像,支撑部件提取、姿态估计、类型识别等后续任务,是太空态势感知的重要工具。然而,在SBISAR成像场景下,平台与空间机动目标间存在复杂的相对高速运动,传统距离-多普勒成像方法不再适用,必须进行运动补偿。本文针对高速径向速度下传统“停—走—停”模型失效、长相干积累时间内目标转速不一致的两个典型误差来源,分别设计了脉内运动及脉间运动补偿算法。首先,建立SBISAR成像的信号模型。然后,基于最小熵准则构建参数估计代价函数,通过估计目标对应回波信号的调频率,构造补偿项进而实现脉内补偿。同时,建立图像熵代价函数,在估计转动参数后,完成对目标转动的空变相位补偿。所提算法有效解决了天基高速机动背景下传统距离-多普勒成像方法的距离像展宽、方位散焦问题,实现了SBISAR对空间目标的高分辨成像。通过基于仿真数据的实验分析,验证了所提算法的有效性。

机载正侧视合成孔径雷达地面运动目标参数估计方法

针对距离向速度估计中存在的模糊问题,提出一种利用目标距离包络的走动轨迹,通过Radon变换技术来无模糊地估计距离向速度的方法.针对距离向加速度影响方位向速度估计问题,提出了利用目标多普勒参数来估计运动目标真实合成孔径时间,通过真实合成孔径时间与方位向速度的关系来确定目标方位向速度.该方法能很好估计方位向速度而不受距离加速度的影响.所提方法适合于单/多通道系统.仿真和实测数据验证了方法的有效性.

机载合成孔径雷达对运动目标的检测与成像

机载合成孔径雷达对地面运动目标的检测与成像已成为现代雷达技术发展的一个重点。首先介绍了运动目标成像的特点 ,接着就这一技术的发展过程和研究现状进行了全面的综述 。

基于离散匹配傅里叶变换的高速运动目标逆合成孔径雷达距离像补偿

本文分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达 (ISAR)回波信号模型 ,讨论了目标高速运动特征对ISAR信号处理的影响。结果表明 ,高速运动特征会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊。因此 ,必须对高速运动目标的距离像进行有效的补偿以消除距离像的畸变。针对高速运动目标的ISAR回波信号模型 ,本文提出了一种基于离散匹配傅里叶变换 (DMFT)的高速运动目标距离像补偿算法。该算法采用DMFT谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计 ,可解决幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题。

合成孔径雷达慢运动目标成像处理的研究

从运动目标的回波特性出发，讨论了目标运动参数对合成孔径雷过（ＳＡＲ）成像的影响，介绍了一种运动目标成像算法。该算法能有效地区分静止目标和运动目标，实现静止目标与运动目标分别同时成像。并给出了对ＳＡＲ运动目标模拟数据的处理结果。

一种合成孔径雷达对地面运动目标成像和精确定位的算法

该文针对正侧视合成孔径雷达工作体制下运动目标成像、定位问题进行研究。分析了运动目标成像与静止目标成像的异同。提出利用距离历程拟合,结合静物场景成像的部分已知信息(地面道路或者桥梁的方向),准确估计t=0时刻目标的坐标和两维速度,不仅为运动目标精确成像提供了信息,同时得到目标运动轨迹相对地面场景的准确位置。该文提出的方法对于目标在照射孔径内的位置没有特殊假设(以往研究的时频分析方法需要假设目标在t=0时刻位于载机的正侧方向)。最后定量分析了不同形式匹配滤波器对运动目标回波成像的效果以及采用静止目标匹配滤波器对运动目标回波进行成像处理而产生的移位和散焦影响.

合成孔径雷达中运动目标的检测

本文详细探讨了合成孔径雷达中运动目标的检测问题，分析了运动目标成像的数学模型，推导出求取运动目标速度的数学表达式．通过分析和比较，采用ＡＤＰＣＡ技术（ＡｄａｐｔｉｖｅＤｉｓｐｌａｃｅｄＰｈａｓｅＣｅｎｔｅｒＡｎｔｅｎｎａ）用于运动目标的粗略检测，然后用ＷＶＤ（ＷｉｇｎｅｒＶｉｌｌｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）对抑制固定目标之后并经预处理的回波进行分析，有效地提取运动目标个数和目标速度．另外，本文还简要分析了运动目标定位的问题．最后本文给出了可行的运动目标精密检测的方案。

合成孔径雷达运动目标检测的研究进展

由于在军事侦察和民事搜索中的巨大潜力,合成孔径雷达的运动目标检测技术一直备受关注.从单通道合成孔径雷达的运动目标检测、多通道合成孔径雷达的运动目标检测以及合成孔径雷达的运动目标速度估计三个方面出发,系统回顾了该领域中现有的思想和方法,并简单介绍了本课题组近期在该领域所取得的重要进展.

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.

合成孔径雷达运动目标的检测和成像研究

运动目标的检测和成像是合成孔径雷达的难题之一，但又具有很强的实际意义，本文将ADPCA技术同MP法结合起来用于运动目标的检测和成像，其中将ADPCA技术用于运动目标的检测．MP法则解决了运动目标参数提取这一难点．计算机模拟的结果验证了该两算法的可行性，本文最后给出了可行的运动目标成像框图．

基于相关法的合成孔径雷达运动目标的参数估计

本文针对合成孔径雷达运动目标的运动参数估计问题，将方位向频谱相关法用于运动目标的参数估计，本文详细探讨了频谱相关法，给出了相应的框图，在此基础上，利用自适应滤波的概念，引入了时域估计的方法，将两者在计算量进行了比较，并采用在原始数据中注入运动目标的方法，通过计算机模拟，给出了不同信噪比和不同运动速度下的参数估计曲线，将两方法进行了比较，得出了一些有参考意义的结论。

基于沿航向干涉的星载双通道合成孔径雷达系统地面运动目标检测技术

目前在轨的星载合成孔径雷达(SAR)系统,大都局限于沿航向排列的两个通道用于地面运动目标检测、测速与重定位。沿航向干涉ATI(along-track interferometry)技术利用两通道雷达图像间动目标和杂波干涉相位的差异,提高了地面慢速、弱小运动目标的检测能力,具有稳健性好,适用范围广,对地面场景RCS(radar cross section)起伏不敏感等特点,是双通道星载SAR系统普遍采用的一种GMTI(ground moving target indication)技术。基于干涉幅度/相位的联合分布和二元假设条件"杂波"及"杂波+动目标",文中系统地分析了SAR ATI技术中,常见的单边相位恒虚警检测和独立分布二级恒虚警检测方法,提出了条件分布二级检测和幅度/相位二维联合检测两种恒虚警检测方法,并以最优的基于NP(Neyman-Pearson)准则的似然比检测方法作为其他恒虚警检测方法性能的上限,对其性能进行分析和对比。仿真实验和性能分析结果表明,幅度/相位二维联合恒虚警检测方法稳健性好,实用性强,在低信杂比或低杂噪比条件下,检测性能良好。

严重方位模糊下的合成孔径雷达微弱运动目标聚焦与参数估计方法

针对现有运动目标聚焦方法存在的对多普勒模糊敏感、信噪比要求高、不能较好地实现无模糊运动参数估计的问题,提出一种严重方位模糊下的合成孔径雷达微弱运动目标聚焦与参数估计方法。首先,构造方位谱压缩函数压缩目标方位谱带宽;其次,应用二阶Keystone变换补偿距离弯曲;随后,通过所构造的距离走动补偿函数与吕氏分布变换(LVD)完成剩余距离徙动和多普勒徙动的补偿,进而实现目标能量聚焦;最后,结合参数粗估计结果,设计一种LVD域的无模糊参数精估计准则。仿真结果表明:该方法不受方位多普勒谱分裂与LVD域多普勒模糊的影响,具有较强的抗噪性,与Radon分数阶傅里叶变换的方法和基于非线性变换的方法相比,信噪比损失分别降低了约2dB和15dB。

利用时-频分析进行合成孔径雷达运动目标成象的研究

本文研究了利用时-频分析方法进行合成孔径雷达运动目标成象的若干问题。分析了三种时-频变换方法——短时傅里叶变换,小波变换和Wigner-Ville分布(WVD),提出只有WVD才能满足要求。针对WVD的双线性特性所造成的交叉项干扰问题,提出用Hough变换来抑制交叉项。实验证明,即使在信噪比很低时,WVD和Hough变换结合的方法仍能提供很好的检测性能。

基于单通道合成孔径雷达子图像的动目标检测性能分析

详细分析了基于单通道子图像的运动目标检测性能,给出了图像序列间协方差矩阵分解后特征值与运动目标速度间的关系。首先通过方位向的频谱划分获得单通道子孔径对应的子图像,再利用子孔径间协方差矩阵第二特征值对目标信号的敏感性实现运动目标的检测。详细推导了特征值与运动目标距离向速度的关系,并通过理论分析给出了协方差矩阵第二特征值的概率密度函数。最后,经过仿真实验给出了该方法的仿真结果与性能曲线。

基于时空二维信号处理的合成孔径雷达动目标检测

本文基于时空二维信号处理方法，利用阵列天线回波的时空等效性，对合成孔径雷达数据进行运动目标成像处理．该方法克服了单天线系统中由于运动目标径向速度太小而不能检测和成像的固有缺点，解决了盲速问题，实现慢速运动目标成像．计算机模拟表明了算法的有效性。

一种有效的机载合成孔径雷达动目标成像方法

为实现机载合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,简称SAR)实际回波数据中的运动目标聚焦成像,本文在用前置滤波法检测出运动目标的基础上,提出了利用目标子图像匹配方法来估计动目标的方位向速度,得到相应的运动目标聚焦参考函数,然后对运动目标进行聚焦成像,并给出了利用该方法得到的运动目标聚焦图像.成像结果表明,目标子图像匹配方法对动目标成像是有效的,易于工程实现,有实际应用价值.

地面运动目标与合成孔径雷达的讨论

本文主要讨论了地面运动目标与合成孔径雷达的关系，并进一步介绍了地面运动目标对合成孔径雷达的影响。

合成孔径雷达图像中的动目标速度联合估计

为估计复数合成孔径雷达图像中动目标的速度,本文基于对称散焦滤波技术设计了联合速度估计方法。对于一个动目标雷达图像,该方法首先利用一距离向速度值在距离多普勒平面将目标的距离多普勒轨迹沿距离向对齐,然后利用一方位向速度值构建的对称散焦滤波器沿方位向将该目标图像重新聚焦,得到两个新的目标图像。通过计算这两幅散焦图像的锐度差,可建立一个以距离向速度和方位向速度为变量的锐度差曲面。在曲面的峰值或谷底处即可得到目标速度的估计值。理论分析和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。

动目标合成孔径雷达成像中的多普勒斜率匹配滤波

该文提出一种多普勒斜率匹配滤波方法,用于解决SAR对运动目标成像中目标回波调频率变化引起的方位散焦问题。该方法通过CFAR预检测和迭代运算解决了多普勒斜率估计精度与多普勒斜率滤波器组运算量间的矛盾,有利于实时处理动目标成像和辨识。通过对运动目标回波特点和真实运动目标的成像分析证明了这一方法的可行性。