一种基于相位补偿的前向散射阴影逆合成孔径雷达快速成像方法

传统的基于菲涅尔数值积分的前向散射阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像计算复杂且运算量较大。为提高运算速度,该文对SISAR快速成像方法进行了研究。首先提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)的SISAR快速成像方法,并给出了FFT引入相位误差的补偿公式;随后通过对运动补偿后信号频谱进行分析给出了SISAR成像的采样准则,其指出成像所需的信号采样率可以远小于奈奎斯特采样率。仿真结果表明,利用FFT和低采样率的快速成像方法可以在精确成像的基础上大大降低运算量,具有实际工程意义。

前向散射阴影逆合成孔径雷达成像误差分析

阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像算法可以从前向散射雷达(FSR)目标回波中提取目标侧影轮廓像,其成像精度由目标的运动轨迹跟踪精度决定。该文基于小衍射角前向散射信号模型,解析推导了SISAR成像误差与目标运动轨迹跟踪误差的关系;分析了跟踪误差对目标侧影轮廓高度差和中线成像结果的影响,给出了对跟踪精度的定量要求。通过大量仿真验证了分析的正确性。

直达波和杂波干扰下目标阴影逆合成孔径成像

对直达波和杂波条件下的阴影逆合成孔径雷达(SISAR)目标成像问题进行了研究。分析了直达波和杂波对侧影像畸变和运动补偿的影响,提出了一种新的直达波和杂波干扰下目标SI-SAR成像方法,即将回波信号与参考信号进行模拟对消,并利用目标回波的频谱特性剔除残留直达波,再对目标运动参数进行粗估计,采用粗搜索和精搜索2步实施准确的运动补偿,最终获得失真度较小的目标侧影像。仿真实验验证了算法的有效性。

SISAR侧影轮廓中线相位重构及其识别特征提取

本文主要研究了利用SISAR复侧影像的相位信息提取目标的识别特征的方法 .通过分析复侧影像相位与目标侧影轮廓中线的关系 ,提出了一种利用侧影像相邻分辨单元幅度及相位关联特征重构目标侧影轮廓中线相位的算法 ;把重构的中线相位作归一化和差分处理作为目标识别特征 ,使该特征具有几乎不受目标飞行俯仰变化的影响的优点 .仿真验证了所提中线相位重构的有效性及目标识别方法的可行性 。

SISAR侧影像的校正及特征提取

在分析SISAR侧影像成像机理的基础上,首先分析了目标相对于雷达的非匀速转动对目标侧影像的影响,同时提出了补偿的方法,然后分析了目标运动参数对侧影像的影响,在此基础上提取了用于目标识别的不变性特征,同时提出了目标识别的方法。最后通过仿真验证了所提方法的正确性。

多极化前向散射RCS分析及其对目标分类识别的影响

在前向散射情况下,基于阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像原理可以获得运动目标的轮廓像,从而对运动目标进行分类与识别。为了研究多极化对前向散射雷达运动目标识别的影响,该文根据前向散射阴影逆合成孔径原理,建立了目标前向散射雷达截面积(RCS)与目标轮廓像谱信息之间的联系,首次将多极化引入到前向散射目标的分类识别中;并借助电磁仿真软件CST,仿真得到了多极化条件下目标的前向散射RCS曲线。通过分析仿真结果发现同一个目标在不同极化情况下具有不同的前向散射RCS旁瓣曲线,此种差异对应于目标轮廓像的差异;联合多极化产生的前向散射RCS旁瓣差异可以获得更多关于目标轮廓的特征信息。仿真结果验证了多极化能够提高前向散射目标分类识别的能力。

SISAR中运动目标全息信号的表示及仿真研究

在运用阴影逆合成孔径雷达(SISAR)对运动目标进行成像和识别研究中,需要得到相关目标的全息信号。该文在分析目标侧影轮廓与其全息信号关系的基础上,导出了一种更具普遍意义的全息信号的表达形式,式中的各组成具有明确的物理含义。为验证其在实际应用中的有效性,以外场试验获得两种目标的全息信号为比较对象,参照外场试验条件进行了仿真。比较结果说明了该仿真方法实际有效。

SISAR中改进的运动目标全息信号表达式及其有效性分析

在阴影逆合成孔径雷达(SISAR)研究中,利用运动目标全息信号的表达式建立了目标全息信号与系统几何参数、目标轮廓与其运动参数间的关系。它是分析SISAR特性及仿真全息信号的重要依据。从分析目标侧影轮廓与其全息信号关系入手,导出了一组更具普遍意义的全息信号的表达形式。与已提供的表达式相比,该表达式中的各组成部分具有明确的物理含义,并且考虑了运动目标相对雷达转角随时间变化的非线性因素的影响,这一点对分析目标的全息信号很重要。通过对一目标的外场实测获得的全息信号与依据关系式仿真得到的全息信号的比较,指出在全息信号表达式中考虑目标相对雷达转角的非线性变化十分必要;频域的分析与进一步比较验证了所给出的全息信号关系式的有效性。

基于天基发射源的SISAR全息信号表示及其成像方法

针对地基双基地前向散射栅栏雷达只能探测低空飞行器且侧影轮廓像不能直接表现目标侧影等问题,提出利用天基发射源组成天基阴影逆合成孔径雷达(shadow inverse synthetic aperture radar,SISAR),分析了天基SISAR在探测高度、探测效果及成像上的优势。在地基SISAR侧影成像原理的基础上,重新定义了坐标系统,推导了天基SISAR下目标全息信号的公式。分析其成像原理,提出在小衍射角条件下,目标顶部轮廓与目标全息信号之间实际上是经过幅度压缩后的傅里叶变换关系。仿真实验证明了目标顶部轮廓与目标全息信号关系的正确性。

SISAR中运动目标全息信号的模拟研究

运动目标的无线电全息信号的表示是基于光学的衍射原理与近似处理的方法获得的。对全息信号模拟研究的目的是验证和改进理论分析方法 ,模拟产生的运动目标的全息信号可直接应用于阴影逆合成孔径雷达 (SISAR)的成像研究和目标识别研究中。为此 ,文中导出了一种由目标侧影轮廓及其运动参数模拟其全息信号的方法。按外场试验条件模拟产生了两个目标的全息信号 ,并分别与外场实际获得的同目标的全息信号进行了比较 ,结果表明该模拟及分析方法有效。

双频体制SISAR的成像研究

提出了对SISAR采用双频体制成像的新方法,即发射源发射两种单频信号,一个频率高,一个频率低。在收端,通过对获得的一对复侧影像幅度的联合处理(融合),达到获得不失真的侧影像幅度的目的,且能够恢复目标的实际轮廓。通过成像分析与比较,得到了一些有益的结论。仿真验证了所提方法的可行性。

采用包络检波去除SISAR直达波干扰的新方法

为了去除直达波干扰,从强的直达波干扰背景中有效提取SISAR侧影成像的目标全息信号,提出了对接收的含有目标全息信号和强直达波的混合信号直接进行包络检波,然后通过对检波后的输出进行时域的正交分解,恢复目标的全息信号的新方法.仿真结果验证了理论分析的正确性.