基于虚拟慢时间的双基地ISAR成像算法

针对双基地角时变引起的逆合孔径雷达（ISAR）图像畸变和散焦问题，提出了一种基于虚拟慢时间的成像算法。首先，分析了双基地角时变对ISAR成像的影响机理。然后，基于图像对比度最大准则估计等效旋转中心位置，完成初次相位补偿。最后，通过虚拟慢时间构建基于非均匀虚拟采样的补偿系数矩阵，并通过方位向非均匀傅里叶变换得到目标的ISAR像。算法基于图像对比度最大准则解决等效旋转中心位置估计问题，通过虚拟慢时间消除转动相位项的高次项影响，利用非均匀傅里叶变换解决随机虚拟采样的谱估计问题。理论分析和仿真结果验证了算法的有效性和鲁棒性。     

双基地角时变下的ISAR稀疏孔径自聚焦成像

针对双基地角时变下的逆合成孔径雷达（ISAR）成像分辨率低以及稀疏孔径存在相位误差引起图像散焦等问题,提出了一种基于贝叶斯压缩感知（BCS）的双基地ISAR稀疏孔径自聚焦高分辨成像算法。在平动补偿后回波数据的基础上,首先构造补偿相位将由双基地角时变引起的多普勒偏移补偿掉,然后构造随双基地角变化的稀疏基矩阵,建立基于压缩感知的双基地ISAR稀疏孔径观测模型,并将相位误差作为ISAR成像的模型误差,接着假设目标图像各像元服从Laplace先验、噪声统计特性服从Gaussian分布,利用贝叶斯推理进行"分布式"迭代求解,在高分辨成像的同时实现了相位自聚焦,仿真结果验证了算法的有效性和优越性。     

基于稀疏分解的空间目标双基地ISAR自聚焦算法

空间目标双基地逆合成孔径雷达（ISAR）成像中,双基地角时变会造成二维图像的散焦。针对此问题,在三大同步理想可实现的条件下,以平稳空间目标为研究对象,分析了空间目标双基地ISAR成像原理,研究了双基地角时变对二维图像散焦的影响机理,提出了利用稀疏分解实现高精度自聚焦的算法。首先,将半双基地角的余弦进行泰勒展开;其次,结合目标的平动及转动条件,将成像相位项用多项式建模;然后,利用稀疏分解算法估计多项式的二次项系数,据此构建补偿项完成相位补偿。算法利用L-曲线准则选取正则参数,基于目标尺寸的先验信息构建冗余基的高分辨因子,利用推广的正则化欠定系统聚焦求解（FOCUSS）算法实现稀疏表示系数的估计,在恰当选取词典分辨率的条件下,算法可实现二次相位项的精确补偿,仿真实验验证了算法性能优于常用的非参数化自聚焦算法。     

匀转速逆合成孔径雷达的越距离徙动补偿

针对ISAR系统中的匀转速目标,本文提出了一种有效的校正由目标均转速旋转引起的越距离徙动(MTRC)的方法,对方位向上越距离徙动进行校正。它采用基于PD算法的Radon变换在方位向上得到精确的二次相位系数估计值,然后直接在时域上对越距离徙动校正,获得了更高的分辨率。Outlier-delete算法是一种在时域校正方位向越距离徙动的算法,在高信噪比条件下可以实现很好的聚焦效果,而在低信噪比条件下,该算法会出现严重误估计,导致聚焦失败。本文提出的Radon-PD算法具有很好的抗噪性,通过仿真并与Outlier-delete算法进行性能比较,验证了算法的有效性和可行性。     

一种超高分辨率机载聚束SAR两维自聚焦算法

受运动参数测量误差和大气扰动等因素影响,合成孔径雷达(SAR)图像通常会发生散焦,利用自聚焦对散焦的SAR图像进行后处理是一种有效的重聚焦手段。传统的自聚焦算法都只是针对方位一维相位误差的估计和补偿。随着成像分辨率的提高,自聚焦时残留距离徙动的校正成为SAR成像面临的一个新挑战。本文推导得到了极坐标格式算法处理后残留距离徙动和方位相位误差的解析表达式,分析了两者之间的内在关系,并利用该关系,提出了一种能够同时进行残留距离徙动和方位相位误差补偿的两维自聚焦算法。实测数据处理结果表明,在残留距离徙动效应不可忽略的条件下,该方法能够极大地改善原有自聚焦算法的聚焦性能。     

双基角时变下的空间目标BISAR自聚焦算法

以空间目标为研究对象,针对双基地逆合成孔径雷达(BISAR)成像中双基角变化及同步误差导致的二维ISAR像散焦问题,提出了基于粒子群优化(PSO)的非参数自聚焦算法。算法首先将回波中平动和转动及同步误差等因素导致的相位变化项统一建模,其次将二维图像对比度最大作为优化目标,利用PSO算法对所有高次项相位进行整体优化估计,然后对高阶相位项进行补偿,最后基于补偿后剩余的一阶线性相位项进行方位压缩得到目标的二维ISAR像。算法可解决参数相位误差估计法中因模型误差导致的聚焦精度下降问题,同时也降低了BISAR自聚焦算法的复杂度。通过与参数法自聚焦算法的性能进行对比仿真实验,验证了算法的有效性。     

基于双向重采样的高分辨率前视成像算法

高速平台双基SAR的高速机动特性和双基前视构型使其高分辨率成像面临严峻挑战。在该体制下,发射机以侧视方式发送信号,而高速运动的接收平台在前视模式下接收回波。由于高速度、大加速度的存在,使SAR回波的距离徙动现象以及二维耦合、空变特性都更加严重,传统的“停走停”模型不再适用。为了解决上述问题,提出了适用于高速平台的“非停走停”斜距方程及回波模型,然后通过分析信号中的空变分量及其对回波相位的影响,提出了基于双向重采样的成像算法。该算法有效补偿了SAR回波在距离和方位向的空变相位误差,提高了高速平台双基SAR的前视聚焦性能,通过仿真验证了所提算法的有效性。     

失效卫星远距离相对位姿估计与优化方法

针对远距离非合作慢旋目标位姿估计精度问题,提出一种融合图像超分辨与视觉SLAM的相对位姿估计方法。算法主要包含3个步骤：通过梯度引导生成式对抗超分辨技术,提升目标图像的质量以获取更多更高质量的特征点;构建特征数据库实现当前帧与特征数据库的匹配,提升旋转目标的特征跟踪稳定性;利用图优化对多帧图像进行联合位姿优化,消除累计误差,得到更为精确的估计结果。为稳定网络的训练,将自然进化算法引入到对抗训练中。为增强模型的泛化性和鲁棒性,实验中的数据集采用半物理仿真获得。实验结果表明,当等效距离为25 m且失效卫星以25（°）/s的速度旋转时,目标图像经超分辨网络增强后,能够实现连续稳定的长时间测量。     

一种运动双站多脉冲无源定位算法

针对运动双站对已知高度的地面目标辐射源高精度定位问题,借鉴SAR成像原理和直接定位法思想,提出了一种利用空中两运动侦察站接收到目标多脉冲信号间的到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)信息的无源定位算法。采样时将观测时间分为快时间和慢时间,在快时间域估计时差,慢时间域估计频差,具体方法为:首先将两侦察站的采样信号在频域互相关,然后利用参考函数和广义Keystone变换消除距离单元徙动,再通过二维傅里叶变换得到目标位置点的TDOA和FDOA联合估计值,最后将时差频差联合估计值通过几何关系映射到目标的空间位置。仿真结果表明信噪比较高时逼近直接定位法的克拉美罗下限(CRLB),信噪比较低时仍然可以定位。此外,本文算法不仅计算量小,且适用于不可区分多目标辐射源定位问题,具有高精度和超分辨特性。     

一种横向机动弹道下SAR成像算法

针对横向机动弹道下SAR成像回波方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于频谱分析的扩展SAR成像算法。首先,以初始距离相同的目标作为成像处理对象,建立了横向机动下弹载SAR成像模型,分析了回波相位和瞬时距离的泰勒展开;然后,采用包含水平面速度和偏航加速度参数的相位因子依次进行距离徙动校正、二次相位补偿和多普勒中心频率补偿,实现了SAR图像的精确聚焦。该算法处理流程简单、实时性高,适合横向机动弹道下的中等分辨率的大斜视成像,给出了算法流程,仿真验证了算法有效性。     

平移不变模式双基地SAR距离聚焦深度分析

根据平移不变模式双基地合成孔径雷达的空间几何关系模型,分析了平移不变模式双基地合成孔径雷达点目标的距离徙动特性,并进一步推导出了平移不变结构双基地合成孔径雷达的距离聚焦深度计算公式。该式表明平移不变结构双基地SAR距离聚焦深度与双基地角、方位分辨力、收发分机波束指向和目标到飞机最近距离之比有关。最后通过仿真,验证了理论分析的正确性。     

High resolution 3D “snapshot” ISAR imaging and featureextraction

We have developed a new formulation for three dimensional (3D) radar imaging of inverse synthetic aperture radar (ISAR) data based on recent developments in high resolution spectral estimation theory. Typically for non real-time applications, image formation is a two step process consisting of motion determination and image generation. The technique presented focuses on this latter process, and assumes the motion of the target is known. The new technique offers several advantages over conventional techniques which are based on the correlation imaging function. In particular, the technique provides for a direct 3D estimate (versus back projection to a 3D target grid matrix) of the locations of the dominant scattering centers using only a minimum set of independent 2D range-Doppler ISAR “snapshots” of the target. Because of the snapshot nature of the technique, it is particularly applicable to 3D imaging of sectors of sparse-angle data, for which the sidelobes of the correlation imaging integral become high. Furthermore, the technique provides for an estimate of amplitude and phase of each scattering center as a function of aspect angle to the target, for those aspect angles which encompass the set of 2D range-Doppler snapshots. Results illustrating the technique developed are presented for both simulated and static range data     

ISAR imaging using an emulated multistatic radar system

The use of a monostatic radar configuration limits the ability of an inverse synthetic aperture radar (ISAR) system to image targets in certain geometries. By employing multistatic geometries this limitation may be overcome. This paper discusses the emulation of multistatic geometries, via sea surface multipath reflections, using a monostatic system. This application capitalises on the advantages provided by both monostatic and bistatic systems. The possibility of obtaining ISAR images using these emulated multistatic radar configurations is first theoretically discussed and then verified using experimental results.     

An efficient 3-D near-field ISAR algorithm

This paper presents a new three-dimensional (3-D) near-field inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging technique. A 3-D ISAR image can be obtained by processing coherently the backscattered fields as a function of the frequency and two rotation angles about axes which are mutually orthogonal. Most of the existing ISAR algorithms are based on the Fourier transform and as such can tolerate only small amounts of wavefront curvature. Wavefront curvature must be taken into account when imaging an object in the near-field. Near-field ISAR imaging of large objects using a direct Fourier inversion may result in images which are increasingly unfocused at points which are more distant from the center of rotation. An algorithm based on an azimuth convolution between a near-field focusing function and the frequency domain backscattered fields is discussed. This convolution is efficiently implemented by using fast Fourier transform (FFT) techniques. Furthermore, in order to further alleviate the computational load of the algorithm, the discrete Fourier transform (DFT) of the focusing function is evaluated by means of the stationary phase method. Experimental results show that this technique is precise and virtually impulse invariant     

一种基于改进WLBF频谱的异构双基地前视SAR成像算法

异构平台组成的双基地前视合成孔径雷达（SAR）配置灵活,可实现多种构型下的前视成像,具有潜在的应用价值。然而特殊的几何构型使得其回波信号具有新的特性,给频谱模型的推导及成像算法的设计带来不便。针对这一问题,提出了一种基于改进WLBF （Weighted Loffeld's Bistatic Formula）频谱的双基地前视SAR成像算法。首先,引入时域去走动和切比雪夫降阶法,减小了传统频谱模型中相位历程的加权分割误差和二阶展开误差,在此基础上推导了回波信号的改进WLBF频谱表达式。然后,使用切比雪夫多项式将改进WLBF频谱展开并设计了双基地前视SAR成像算法。最后,对频谱模型和成像算法进行了仿真分析。结果表明所提改进WLBF频谱模型与传统频谱模型相比具有较高的精确度,设计的成像算法可满足异构双基地大前视系统的成像要求。