稀疏线性调频步进信号ISAR成像观测矩阵自适应优化方法

基于压缩感知(CS)理论的稀疏线性调频步进信号(SFCS)逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术能够从少量观测数据中高概率重构出目标像,其中,观测矩阵的优化设计是提高成像质量和减少观测数据量的有效途径。然而,现有的观测矩阵优化设计研究通常没有考虑目标特征信息的有效利用,对目标的自适应能力不足。因此,该文在充分利用目标特征信息的基础上,结合稀疏SFCS信号的实际物理观测过程,提出一种ISAR成像观测矩阵自适应优化方法。该方法首先建立参数化稀疏表征成像模型以解决稀疏SFCS信号多普勒敏感问题,在此基础上,以在达到成像质量要求条件下使用最少观测数据量获得最优成像结果为目标对观测矩阵进行自适应优化设计,最终能够利用最少的数据量获得满意的目标成像结果。仿真实验验证了该算法的有效性。

稀疏线性调频步进信号弹道导弹进动微多普勒特征重构与提取方法

通过理论推导分析了线性调频步进信号(FSCS)体制下弹头进动的微多普勒特征,并结合压缩感知(CS)理论,提出一种基于频谱稀疏FSCS的微多普勒谱图重构方法。该方法可在大幅减少FSCS子脉冲个数的条件下,准确重构出微多普勒谱图信息,同时,有效抑制了谱图中旁瓣的影响。在此基础上,针对CS理论重构出的微多普勒谱图,利用弹头进动微多普勒在谱图上的特征曲线的光滑性,提出一种基于动态规划的弹头进动微多普勒信息提取方法,并利用该方法准确提取到弹头进动微多普勒信息。仿真验证了文中方法的有效性和鲁棒性。

基于稀疏线性调频步进信号的ISAR成像

线性调频步进信号在简化雷达系统设计的同时,也存在对高速运动目标易出现Doppler模糊的问题,因此研究如何提高其等效的重复频率具有重要意义.由于ISAR目标的后向散射场具有较强的稀疏性,即大部分能量仅由少数散射中心贡献,所以本文基于稀疏信号表示理论,通过对目标回波模型的分析,提出了一种基于稀疏步进频率信号的逆合成孔径雷达成像方法.该方法通过随机地选择线性调频步进信号的部分子脉冲进行发射,然后使用稀疏信号分解的方法对目标图像进行重建以得到目标的二维高分辨图像.该方法以计算资源为代价,能够有效地去除方位Doppler模糊,同时还能够压低旁瓣并得到超分辨的图像.仿真和实测数据处理结果验证了本文方法的有效性.

强杂波背景下调频步进DBS技术研究

针对强地物杂波背景下弹载雷达目标检测与识别的技术难题,提出将高分辨距离像(high resolution range profile,HRRP)技术和多普勒波束锐化技术联合对地面进行二维高分辨成像,提高雷达在杂波下目标检测与识别的性能。该方法以线性调频步进频(linear frequency modulation stepped frequency,LFM-SF)信号为基本波形,首先对平台速度产生的多普勒效应等问题进行了详细讨论并校正;然后通过距离像抽取获得各帧对应的HRRP序列,并采用方位快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)实现方位高分辨;最后对实际飞行状态下平台造成的误差进行运动补偿,完成对波束内区域的二维分辨。实测数据的处理验证了所提算法的有效性与实用性。

线性调频步进信号雷达微多普勒效应分析及目标特征提取

研究了线性调频步进信号体制下雷达目标的微多普勒效应,分析了距离像走动和卷绕现象,并重点讨论了旋转和振动形式的微动引起的微多普勒效应,推导出了其在距离-慢时间平面的解析表达式.在此基础上,提出利用推广的Hough变换法并结合时频分析来提取微多普勒特征的方法,并详细论述了不同旋转(振动)频率和半径(振幅)情况下的处理算法.仿真实验验证了文中微多普勒效应理论分析和特征提取方法的正确性.

基于全局最小熵的随机稀疏调频步进信号运动补偿方法

发射频率和孔径二维随机稀疏的调频步进信号,可降低雷达系统对采样率的要求,同时可提高抗干扰能力。但是调频步进信号随机稀疏时会带来运动补偿困难的问题。针对此问题,提出一种基于全局最小熵的运动补偿方法。首先,利用全局最小熵方法完成包络对齐;其次将初相校正问题转换为径向速度与加速度的参数估计问题。为实现速度的高精度估计,采取粗搜索与精估计相结合,以全局最小熵作为代价函数,基于黄金分割法进行变步长搜索实现参数的快速高精度估计,最终完成初相校正。理论分析和仿真结果表明该算法具有参数估计速度快、估计精度高且在较低的信噪比条件下具有较高稳健性的优势。

基于线性调频步进信号的空间自旋目标时变三维成像方法

三维成像对空间目标测量、分类、识别等具有重要的意义。线性调频步进信号具有瞬时带宽较窄的特点,可获得较远的探测距离,在空间目标监视中具有优势。基于线性调频步进信号模型,提出了一种空间自旋目标时变三维成像的方法,并对由此产生的距离走动等问题进行了详细讨论。通过采用L型三天线雷达,首先分别获得各天线回波对应的高分辨距离像(high resolution range profile,HRRP)序列,然后利用Hough变换提取高分辨距离像序列中各个目标散射点的自旋运动特征,以获得各个散射点的自旋"轨迹",最后通过对不同干涉平面内的高分辨距离像序列进行干涉处理,获得各散射点在每一慢时间时刻的空间方位向和俯仰向位置,结合高分辨距离像序列获得的距离向信息即可准确重构散射点的时变空间三维位置。仿真实验验证了文中自旋目标时变三维成像方法的有效性。

基于线性调频步进信号的高速目标ISAR成像

该文讨论了一种利用线性调频步进(LMSF)雷达信号通过频域带宽合成以进行高距离分辨率逆合成孔径雷达(ISAR)成像的方法。文中建立了高速目标的回波模型。为了精确估计高速运动目标运动参数,给出了利用包络对齐和多普勒中心估计拟合目标运动轨迹的方法。针对ISAR中目标回波的特点,对原始的多普勒中心估计方法进行了改进,提高了运动参数估计精度。最后给出了处理流程,并用仿真结果验证此种方法的有效性。

子脉冲线性调频步进雷达信号分析

将频率步进雷达信号中的矩形子脉冲代之以线性调频子脉冲构成子脉冲线性调频步进信号。该类信号在分辨力、最大作用距离、系统采样率和数据率、信噪比等性能方面具有许多优越之处，但在信号处理方面也存在需要克服的问题。

基于合成频率步进线性调频信号的合成孔径激光雷达成像

为解决合成孔径激光雷达(SAL)所需高重复频率大带宽相干光源问题,提出了合成频率步进线性调频信号(SFSCS)的方案,并进行了基于SFSCS信号SAL(SFSCS-SAL)的成像理论和实验演示研究。采用多台独立的窄带宽高重复频率线性调频激光器构成SFSCS信号,给出了SFSCS-SAL的成像数据方程和图像形成方法。理论分析表明:在一定条件下,SFSCS-SAL的成像处理与常规SAL相同;但是,与单个子脉冲激光器SAL相比,SFSCS-SAL的距离向成像分辨率提高至少N倍(N为构成SFSCS的独立激光器数目)。实验演示中,利用一台1550nm波段的线性调波长激光器,通过光学斩波的方法模拟生成了子脉冲数为3的SFSCS信号。以此SFSCS信号作为探测光源,建立了SFSCS-SAL实验装置,对强散射目标和弱散射扩展目标,均实现了高分辨率成像。实验结果与理论分析一致。

线性调频步进信号雷达目标运动参数估计方法

针对目标运动对线性调频步进信号雷达成像的影响,提出一种基于时频分析的目标运动参数估计方法。对差频处理后的各簇回波信号进行快速傅里叶变换,利用变换后信号与子脉冲序列的线性调频关系,通过维格纳分布和Radon变换对目标不同时刻运动参数进行估计。结合二值数学形态学与图像边缘检测方法提高对多散射点目标运动参数估计的精度。在此基础上,针对目标可能出现的变速运动情况,利用最小二乘算法拟合整个成像时间内目标运动速度的变化,较好地实现对机动目标的运动参数估计。仿真实验验证了本文方法的有效性。

光学线性调频步进信号合成与高分辨测距演示

利用分立激光器合成大带宽线性调频步进信号(FSCS)激光信号源以实现高分辨测距。依据FSCS信号测距原理,数值计算了激光器各参数对合成FSCS信号的影响及其误差容限。计算表明,在各激光器参数误差中,起始频率和起始时间误差是引起合成FSCS信号测距分辨力恶化的最主要因素。另外,利用一台中心波长1550nm、线宽为150kHz的线性调波长激光器,通过光学斩波方式,模拟产生了合成FSCS信号,进行了高分辨力的测距演示。理论分析与实验结果表明,采用分立激光器合成高分辨力测距FSCS信号是可行的。

线性调频步进式合成孔径雷达系统的信号处理

提高距离向分辨率通常要加大发射信号带宽,导致系统采样率和A/D变换速率很高,数据量剧增,影响数据的存储和及时处理。采用调频步进方法,发射一组步进频率间隔小于信号带宽的线性调频子脉冲,对其回波信号合成处理,可以提高距离向分辨率,同时避免上述问题。在分析线性调频步进脉冲提高距离向分辨率原理的基础上,分析采用该信号对SAR距离、方位向信号处理的影响,提出线性调频步进SAR系统的信号处理流程,并用点目标信号仿真结果验证了该处理流程的正确性。

基于AD9910的调频非线性步进信号生成方案

调频非线性步进信号具有良好的旁瓣及栅瓣抑制性能,结合AD9910丰富的波形产生功能,从波形实现性的角度分析了调频非线性步进信号的脉宽、重复周期、信号总的带宽等参数需要满足的约束条件,并指出了不同的波形实现方式对信号的性能指标及波形生成系统的设计有着显著的影响。最后,通过比较不同的实现方案,提出了一种适于AD9910的最优波形实现方案,为调频非线性步进信号的波形设计与信号生成方案的选择提供了理论支持和实践参考。

对线性调频步进信号ISAR成像系统的相干干扰技术

逆合成孔径雷达(ISAR)成像通过对距离向和方位向的二维压缩,具有比普通雷达更强的抗干扰能力。线性调频步进信号由于其独特的优点更是在ISAR成像中占据了重要地位。提出了一种对接收到的线性调频步进信号进行附加的频率调制和相位调制后转发,从而以较小的干扰功率干扰线性调频步进信号ISAR成像系统的方法。仿真实验表明,这种方法是行之有效的。

随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法研究

传统步进频率波形不模糊距离窗大小受载频步进量制约,将会导致距离像混叠等问题.针对此问题,基于压缩感知理论,研究了一种随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法.首先对子脉冲进行脉压(Dechirp)处理,将处理后的回波信号看作为具有等效带宽线性调频信号回波的量测数据;其次根据子脉冲随机发射方式构造相应的量测矩阵,得到随机稀疏调频步进信号的压缩感知重构模型,并采用压缩感知重构算法得到高分辨一维距离像.最后,对该方法不模糊距离窗大小进行了分析,并给出了影响不模糊距离窗大小的因素和参数设置原则.所研究方法通过将随机稀疏调频步进信号的距离像合成处理等效为LFM信号的距离像合成过程,既降低了载频步进量对不模糊距离窗大小的限制,克服了距离像混叠问题,又提高了距离像合成性能.仿真实验进一步验证了本文方法的有效性.

线性调频-Costas频率步进信号分析及宽带合成处理

针对宽带宽角扫描相控阵雷达系统高精度测距、测速应用需求,提出了脉间Costas编码跳频、脉内线性调频调制的信号形式。通过对信号建模及距离-多普勒二维模糊度函数的分析表明,该信号形式综合了线性调频信号和Costas编码的优点,具有接近理想图钉型的模糊函数,可实现距离-速度的二维高分辨率。推导了线性调频-Costas频率步进信号宽带合成的处理方法,并通过仿真验证了该算法的有效性。

线性调频步进信号的三种合成方法的对比与分析

首先介绍基于合成距离包络,时域合成和频域合成技术的三种合成距离高分辨线性调频步进信号的方法。在此基础上,对这三种方法在运算量和性能上进行比较,并分析了运动对它们的影响。最后分析了它们在SAR/ISAR中的运用。仿真结果证明了本文分析的正确性。

线性调频步进信号的高速目标运动补偿技术

首先,对高速运动目标的线性调频步进回波信号建立了模型,该模型不仅考虑了目标运动造成的线性调频步进回波子脉冲信号相位变化,以及复包络时间比例发生的变化,还考虑了目标的径向运动导致子脉冲线性调频信号调频斜率的变化。然后,基于该回波模型提出了线性调频步进信号频域合成运动补偿算法,对运动目标回波信号进行精确的运动补偿。仿真结果表明,频域合成后得到的高分辨距离像副瓣电平<-40 dB,基本消除了目标高速运动对信号合成处理结果的影响。

一种改进的线性调频步进信号目标抽取算法

针对线性调频步进信号一维成像算法中的目标抽取问题,提出一种改进的目标抽取算法.在保证目标最强散射点被抽取到的前提下,该算法对最强散射点所在采样点的抽取区所有可能的位置进行遍历,根据每个可能的位置反推出一个抽取起始点,获取多组目标一维高分辨距离像(HRRP),并对各HRRP进行散射点提取,最终选择各强散射点能量累加值最大的那组HRRP作为目标的HRRP.经实测数据验证,该方法抽取效果优于逆向舍弃法.