机动目标的ISAR回波信号模拟方法

针对逆合成孔径雷达(ISAR)的小转角目标回波特点,提出通过快速生成包络和相位的方法来构成目标回波.根据ISAR的成像原理,忽略包络延迟中由转动生成的分量和相位变化的弱小分量,降低了计算复杂度.对于由多个散射点构成的机动目标,只加入影响较大的偏航运动,运算量得以减小.模拟机动目标回波的成像结果证明了该方法的有效性.     

距离瞬时多普勒算法实现的振荡目标ISAR成像

新近有报告提出ISAR图像重构的新方法——距离瞬时多普勒(RID)算法，它是众所周知的距离多普勒(RD)算法的扩展算法。RID采用联合时频变换(JTFT)技术来代替经典的多普勒谱分析方法。本文旨在从解析和数值分析的角度来证明使用RID技术可成功获得转动(俯仰、横滚、偏流)目标的ISAR图像。我们特别分析了RID和RD技术在对直线运动的振荡目标成像时的性能。     

敏捷卫星偏流角计算模型研究

TDICCD相机成像时为保证图像品质,要求对偏流角进行修正。文章针对敏捷卫星任意姿态角建立了在星下点成像、俯仰姿态机动后成像、滚动姿态机动后成像,以及滚动加俯仰姿态机动后成像几种情况下偏流角计算模型,并对模型进行了仿真计算。结果表明,敏捷卫星姿态目标计算当中,有必要考虑姿态机动带来的偏流角控制目标变化,以保证姿态控制精度。文章对敏捷卫星的偏流角控制设计、计算和测试验证工作有参考价值。     

敏捷SAR卫星平台载荷一体化控制方法研究

面向具备波束指向捷变能力的小型化敏捷合成孔径雷达(SAR)卫星成像需求,提出了通过平台姿态敏捷机动和载荷波束捷变扫描一体化控制实现条带成像、多条带拼接成像、滑动聚束成像等传统成像模式的方法。针对配合成像过程提出的大角度机动和高精度高稳定度连续指向跟踪控制要求,采用5个单框架控制力矩陀螺(SGCMG)组成的"五面锥"构形控制力矩陀螺群作为执行机构,设计了基于姿态四元数和角速度反馈的改进型递阶饱和控制器,实现了平台的敏捷机动和对目标的稳定跟踪指向。数学仿真结果表明:该控制系统有效可行。     

基于Radon—Wigner变换的多运动目标成像

针对逆合成孔径雷达波束内多个平稳飞行目标在距离上重叠的情况探讨多运动目标成像.首先建立多目标回波模型,由分析得出某一目标的回波在一个距离门内对应一组线性调频信号、信号参数在不同距离门内呈规律性变化的结论.据此提出一种基于Radon-Wigner变换(RWT)对多目标信号进行参数估计及分离的多目标成像算法.仿真结果说明了该方法的有效性.     

“软性”空间对抗中目标追踪的对准问题研究

分析了开展"软性"空间对抗的技术途径,得出必须实现精确对准目标的有效作用面的结论,提出了一种对非合作目标进行成像、解算视轴与有效作用面夹角、然后对本体进行轨道机动开展精确对准的策略.该方法的主要过程是在对抗系统完成捕获、瞄准、跟踪后,由目标投影成像结果,展开作用面的图像分割与识别.以侦察卫星的圆筒形目标为例,分别提出了在目标大、小偏角阶段获得轨道机动控制偏差的计算方法.实验证明该方法是在"软性"空间对抗中进行自主寻的的有效途径.     

视频卫星对地凝视成像姿态调整技术研究

针对视频卫星成像时视轴对地面目标的指向保持问题、面阵传感器与目标区域之间的相对运动导致的成像质量问题,进行视频卫星对地凝视成像姿态调整技术的研究。首先建立使用面阵传感器的视频卫星对地凝视成像姿态运动学模型,分析卫星与地面目标之间的相对运动过程。然后,以成像质量为基本约束条件,提出一种对地面区域目标凝视成像的三轴姿态机动规划方法。最后,对姿态机动规划方法进行数值仿真和验证,依据仿真结果,提出面阵凝视成像对卫星姿态控制精度的需求。数值仿真分析结果表明,文章提出的面阵凝视成像姿态机动规划方法是合理可行的,所需的姿态指向稳定度为0.003(°)/s,偏航轴姿态稳定度为0.069(°)/s,姿态指向精度为0.01°。     

基于FrFT优化窗的STFT及非线性调频信号瞬时频率估计

瞬时频率(IF)是描述非平稳调频信号最基本的参数,调频信号广泛应用于声纳、雷达、通讯和生物等领域。本文采用分数阶Fourier变换来优化STFT的窗函数,并估计非线性调频信号的瞬时频率。进行了详细的误差理论分析。同时在实验上和Wingner分布(WVD)、短时Fourier变换(STFT)进行误差(MSE)比较分析。仿真证明,FrFt优化窗STFT对估计非线性调频信号的瞬时频率具有良好的性能。     

一种遥感卫星宽幅无盲区拼接成像路径自主规划方法研究

为解决低幅宽卫星载荷因幅宽小而导致成像覆盖物面窄、效率低、使用复杂的缺陷,提出了一种多条带拼接成像路径自主规划方法。先完成单次侧摆成像规划:通过卫星、目标相对位置关系判断成像时机,规划包括姿态机动开始时刻、成像开始时刻、成像结束时刻、滚动目标姿态角,以及可成像总时长的成像时域确定。再进行多条带拼接成像规划:由成像开始时刻及姿态偏置要求确定条带拼接方向,计算图像拼接点位置参数;根据满足载荷成像最大允许俯仰姿态机动角和姿态机动速度,确定相邻次成像开始时刻卫星位置与姿态机动开始时间;由成像时刻的轨道位置、前后摆俯仰姿态角、图像拼接点位置及侧摆成像偏流角计算相邻次成像滚动目标姿态;根据确定的滚动、俯仰目标姿态角和成像位置迭代计算偏流角,确定偏航目标姿态。给出了相应的单次侧摆成像路径和最大面积多条带拼接成像路径的自主规划计算流程。仿真结果表明:该方法能根据卫星姿态机动能力、轨道参数及载荷视场角自主完成成像条件分析及路径规划,实现载荷对目标区域无盲区最大幅宽成像,提高成像效率及卫星在轨任务自主规划执行能力。     

高分多模卫星敏捷遥感技术研究及应用

敏捷机动技术是提升高分辨率遥感卫星成像能力的一项核心技术。文章分析了高分辨率遥感卫星发展趋势,提出了基于多种敏捷成像模式的新型观测需求,进而提出卫星平台敏捷机动技术的系统要求。结合中型敏捷遥感卫星公用平台(ZY2000 Remote Sensing Satellite Platform)研制,定义敏捷成像模式,分析平台机动能力,提出了卫星敏捷机动指标要求。针对敏捷机动技术的实现,系统性开展了工作,设计了小惯量的星体结构,开发了基于控制力矩陀螺(CMG)的控制系统和控制算法,采用了敏捷任务规划和管理方案,研制了高刚度太阳翼、大量程陀螺、125 Nms控制力矩陀螺等核心产品,开展了数学和半物理仿真验证。高分多模卫星(GFDM-1)作为中型敏捷遥感卫星公用平台的首发星,实现了敏捷机动技术的应用,验证了多种敏捷成像模式下成像质量满足需求。在轨结果表明:高分多模卫星的敏捷机动能力和成像质量满足设计要求,达到国际先进水平。     

逆合成孔径雷达综合对抗策略分析

针对ISAR成像特点,提出了对ISAR在成像过程中容易受干扰的不同环节进行干扰的综合对抗策略,可以有效地降低ISAR二维处理增益的优势,干扰ISAR对目标的成像与识别效果。     

基于组字典学习的逆合成孔径雷达成像方法

基于压缩感知(compressive sensing, CS)的逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像方法可以使用非常少的数据来获得高质量的图像。但基于CS的ISAR成像方法中目标场景不准确的稀疏表示限制了成像方法的性能。结合字典学习(dictionary learning, DL)技术的CS ISAR成像方法能够寻找到目标场景图像块的最优稀疏表示,提高成像质量,但每一个图像块被单独考虑,而忽略了彼此之间的相互依赖关系。为了实现进一步提高成像质量的目标,针对ISAR图像分块重建的问题,首次提出一种基于组字典学习(group dictionary learning,GDL)的ISAR成像方法。将具有相似结构的图像块聚类并构建出多个图像块组,利用奇异值分解(singular value decomposition, SVD)从图像块组中学习出最优组稀疏变换字典。学习好的组稀疏变换字典可以寻找到待重建图像块组的最优稀疏表示,进而重建出高质量的目标场景图像。实验结果表明:与现有的CS ISAR成像方法相比,基于GDL的ISAR成像方法能获得更好的成像效果,并具有更高的计算效率。     

稀疏频带空间目标雷达成像

对稀疏频带超宽带ISAR成像进行了研究,提出了与实际情况更相符的空间目标稀疏频段成像步骤.以往这类问题主要针对一维稀疏向量,且都直接采用正弦信号模型开始分析.事实上,在ISAR二维信号处理中,不同频带的方位像由于慢时间采样尺度不同而有较大的差异,且由于速度的影响不同频段下的回波信号也无法用统一的正弦信号模型来表示.对这些以往稀疏频段成像研究中常常忽略的重要部分进行了详细的论述,进而给出了等效超宽带成像的方法.     

多基站ISAR多运动目标成像与横向定标研究

在多基站ISAR多运动目标回波模型的基础上,采用时间-调频斜率分布估计各基站多个目标的信号参数,基于CLEAN算法实现了各基站多个目标的信号分离。利用多个基站获得的目标的信号参数和多个ISAR图像,估计目标的运动参数,实现多个目标的横向尺度标定,同时给出了多基站ISAR多目标成像和横向定标的约束条件。仿真实验验证了多基站ISAR多目标成像和横向定标算法。

     

多运动目标ISAR成像方法研究

当雷达波束中包含多个运动目标且目标在距离维无法分辨时,常规的逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法难以有效聚焦,成像质量很差。针对此问题,利用回波中多个目标平动多普勒分量近似线性变化但变化历史不同的特点,提出了一种新的多目标ISAR成像方法。该方法先采用基于调频斜率估计的信号分离(CRESS)方法对多目标回波数据中各个目标的回波分量进行分离,然后对分离后的数据分别做成像处理。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

小旋转角的逆合成孔径转台成像

在地面雷达成像中,目标经过运动补偿和相关处理后大都可以看作匀速转动的转台目标,所以分析转台目标的成像原理是对实际目标成像的基础。本文从理论上详细分析了采用线性调频波形去调频机制的小旋转角转台目标逆合成孔径成像的基本原理;给出了距离维和方位维的理论分辨率,推导出了距离维和方位维的成像尺寸与雷达参数的具体关系;为了和去调频距离维成像相比较,分析了距离维匹配滤波的成像原理,得出二者有相同分辨率的结论;最后针对理想点模型和圆台模型分别进行了计算机仿真,仿真结果证明了去调频成像结论的正确性。     

一种用于目标特征提取的改进RELAX算法

传统RELAX算法是基于sinc核函数进行处理的，该算法在正弦信号参数估计上具有良好的鲁棒性和有效性。在远场成像条件下，逆合成孔径雷达（ISAR）目标回波可近似为复正弦模型，因而可以采用RELAX算法进行目标特征提取。当对ISAR实测数据进行处理时，复杂目标中强散射中心的高旁瓣电平和噪声的共同影响，造成特征提取中对散射中心的个数估计不准确，影响了特征提取精度。针对这一问题对RELAX算法进行了改进，提出采用加窗处理技术，对RELAX处理的核函数进行修正。数值仿真和对ISAR实测数据的处理结果表明，改进的RELAX算法改善了旁瓣性能，提高了散射中心提取精度。     

基于Chirplet的逆合成孔径雷达回波高速运动补偿算法

高速运动补偿是恢复距离像分辨率和提高ISAR像清晰度的关键,本文提出了一种新的高速     

ISAR成像雷达假目标回波构造方法研究

逆合成孔径雷达(ISAR)是一种典型的高分辨雷达,它不仅能够对观测目标进行全天候、全天时、远距离的成像,而且具有很强的抗干扰能力。基于数字图像合成(DIS)技术的假目标欺骗是对ISAR的一种有效的干扰方法。对锥形目标进行建模,用数字技术构造ISAR成像假目标回波,并对算法进行仿真,验证了设计的正确性。     

基于MFT的非匀速转动目标干涉ISAR三维成像方法

非匀速转动目标各距离单元内的回波信号为多分量的多项式相位信号,采用傅里叶变换进行横向压缩得到的目标ISAR像会发生散焦,从而影响干涉ISAR三维成像质量。针对非匀速转动目标,提出了一种基于匹配傅里叶变换的InISAR三维成像方法。该方法对各天线接收回波的每个距离单元采用匹配傅里叶变换得到聚焦的目标ISAR像,进而得到散射点不同接收天线间的干涉相位,最后从干涉相位求解散射点三维位置重构目标的三维图像。由于非匀速转动目标多项式相位信号的相位系数之间的比值只与目标转动参数有关,因此该方法只需估计某一个散射点对应回波的多项式相位系数就可构造所有匹配傅里叶变换的积分路径,而且适用于任意阶的非匀速转动目标。仿真表明了该方法的有效性。