一种用于条带模式SAR成像的自聚焦算法

 针对现有条带模式合成孔径雷达（SAR）成像的自聚焦算法中,相位的拼接会引起误差的严重积累,本文结合相位梯度自聚焦（PGA）算法和子孔径偏移（MD）算法,提出了一种新的用于条带模式SAR成像的自聚焦算法（PGA-MD）。该算法先利用PGA算法有效估计各子孔径相位误差函数,再利用相邻子图间方位向偏移量和线性相位之间的关系,通过MD算法精确估计相邻子图间方位向偏移量,然后计算线性相位差,并基于—阶导数实现子孔径相位误差函数拼接。理论分析以及实测数据处理结果对比均表明PGA-MD算法可以有效提高对条带SAR图像的自聚焦效果。     

SAR极坐标格式成像算法对运动目标响应特性

运动目标的合成孔径雷达（SAR）成像特征是SAR地面运动目标指示（SAR/GMTI）系统进行运动目标检测、成像和重定位的基础。为此,从信号二维解耦合校正距离徙动角度推导和分析了极坐标格式算法（PFA）对运动目标的响应特性,揭示了极坐标格式转换过程中的距离插值和方位插值对运动目标距离徙动的校正原理。理论分析表明：PFA在完成对静止目标成像的同时,还能够自动校正所有运动目标的线性距离徒动,且校正过程无需目标运动信息,因此对于径向运动目标,在忽略波前弯曲条件下PFA也能够对其进行完全聚焦。最后,通过仿真数据处理对理论分析结果进行了验证,表明PFA作为一种运动目标成像预处理方法具有很大的应用前景。     

方位扫描SAR区域成像研究

研究在SAR区域成像中,通过天线波束方位扫描扩大成像区方位宽度的机理以及信号处理方法。首先描述天线波束扫描的几何关系,推导出为达到要求的成像分辨率以及成像区方位宽度所需的天线波束扫描角速度和扫描角度的计算公式。分析了成像区位置与载机航迹的几何关系。然后讨论方位扫描SAR区域成像信号处理方法,并给出系统点目标响应仿真结果。最后,用试飞实测数据成像做了验证。     

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。     

多干扰机InSAR欺骗干扰方法

单航过的干涉合成孔径雷达（InSAR）有很强的抗干扰能力,单部干扰机所发射干扰信号的干涉相位在不同快时间是完全相同的,不同慢时间也近似相等,不能产生具有高程信息的干扰图像。基于此,提出了一种利用双（多）干扰机产生InSAR三维图像欺骗干扰的方法,分析了InSAR的成像机理,给出了假目标模板设置方法,讨论了聚焦后复图像和干涉相位要求的干扰信号调制参数以及干涉相位的估计方法。产生的干扰信号在雷达接收机中可独立实现SAR二维像干扰,经干涉后能生成虚假高程信息,理论分析和仿真结果表明,该方法能实现对SAR二维成像和InSAR三维成像的有效干扰。     

基于快速提升KLDA准则的MSTARSAR目标特征提取与识别研究

 核线性判别准则(KLDA)是一种非线性特征提取准则。利用KLDA提取MSTAR SAR图像特征，既达到较理想的识别概率，又可克服SAR图像对方位的敏感性。但此时训练样本最多，KLDA的计算代价高。为了解决这一问题，提出一种快速特征向量选择法（FFVS）。FFVS把类别和方位相似的SAR图像分成若干组，然后快速选择各组中部分图像组成一个集合且其到高维特征空间的映射作为一组基。利用该组基的线性组合表示任一样本和投影算子，降低了KLDA中核矩阵的阶数，达到降低计算代价的目的。实验结果表明，FFVS与KLDA组合能达到理想的识别结果。     

一种提高距离分辨率的FMCW SAR RD成像算法

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。从频谱的角度进行分析,FMCW SAR的距离分辨率取决于频率测量分辨率。文章研究了一种FMCW SAR高距离分辨率成像算法——利用FFT得到差频信号谱峰的粗略范围,再对这一范围进行ChirpZ变换,从而实现距离高精度估计,并且避免了大的计算量。仿真结果表明该方法的有效性。     

基于星载可见光相机的空间碎片探测

空间碎片在轨识别与参数辨识为空间轨道预警、航天器规避空间碎片提供了重要依据。文章在轨道相对动力学的基础上,模拟了空间碎片在光学探测过程中的拖尾成像特性;随后,采用 Hough变换对空间碎片尾迹特征.r进行提取与识别,获取碎片方位角信息,通过匹配多帧图像,获取碎片的方位角速度信息。同时,结合激光测距仪的测距信息,获取空间碎片的位置和速度信息;通过数值仿真验证,该方法能够实现对空间碎片探测、识别和定位,因而具有一定的工程应用价值。     

雷达/红外成像ASM获取目标方向角方法研究

对于雷达／红外成像反舰导弹,若能获得目标的方向角（aspectangular）就可以计算目标的实际尺寸,许以此进行目标识别。为此,文中研究了一种用航迹跟踪来估计目标方向角的方法。仿真表明该方法对匀速运动目标具有较高的方向角估计精度。     

机载单通道雷达实波束扫描的前视探测

针对机载单通道雷达采用合成孔径雷达(SAR)技术、多普勒波束锐化(DBS)技术等途径难以实现载机飞行路线正前方高分辨率成像问题,研究了一种利用方位实波束重叠扫描的新型机载单通道雷达前视探测方法,讨论了提高方位分辨率的可行性和适用条件。该方法根据目标回波强度受到波束扫描增益调制的特点,通过计算修正的Capon空间谱来实现方位超分辨。模拟实验表明,所提方法能够实现机载单通道雷达的前视成像,可以显著提高波束主瓣区域内强弱临近目标的分辨能力。     

Synthetic Aperture Radar

The general theory of side-looking synthetic aperture radar systems is developed. A simple circuit-theory model is developed; the geometry of the system determines the nature of the prefilter and the receiver (or processor) is the postfilter. The complex distributed reflectivity density appears as the input, and receiver noise is first considered as the interference which limits performance. Analysis and optimization are carried out for three performance criteria (resolution, signal-to-noise ratio, and least squares estimation of the target field). The optimum synthetic aperture length is derived in terms of the noise level and average transmitted power. Range-Doppler ambiguity limitations and optical processing are discussed briefly. The synthetic aperture concept for rotating target fields is described. It is observed that, for a physical aperture, a side-looking radar, and a rotating target field, the azimuth resolution is ?/? where ? is the change in aspect angle over which the target field is viewed, The effects of phase errors on azimuth resolution are derived in terms of the power density spectrum of the derivative of the phase errors and the performance in the absence of phase errors.     

基于短时谱分析的SISAR运动参数估计及侧影像定标

针对解目标运动参数、多普勒频率和角度之间的非线性方程运算量大且极易陷入局部极值的问题,提出一种估计阴影逆合成孔径雷达(SISAR)目标运动参数的新方法.该方法通过短时谱分析与抽取叠代相结合,提高了估计精度,减少了运算量.在对目标侧影像进行定标时,利用恢复的侧影轮廓中线相位的差分均值消除目标相对于雷达的非线性转动引起的附加相位,获得几乎不受目标运动参数影响的侧影轮廓中线的高度和长度.仿真验证了所提方法的可行性.     

基于IMU的机载TOPSAR目标定位方法

Burst工作模式和方位波束的主动扫描使得TOPSAR工作模式能够有效削弱ScanSAR模式的扇贝效应,同时也导致图像方位向像素位置与回波脉冲的关系变得复杂,给目标定位带来了很多问题。惯性测量单元(IMU)数据记录延时也会导致方位向定位误差存在,精确估计这个误差能够大大提高目标的方位向定位精度。从TOPSAR数据采集的几何关系和成像过程出发,结合机载IMU数据,提出了一种新的机载TOPSAR目标定位方法。该方法能够直接从TOPSAR斜距图像中获取目标的经纬度信息。通过实际飞行试验获取的机载TOPSAR数据验证了该方法的有效性,能够获取25 m的平均定位精度。     

基于超短基线声传感器阵的高速目标轨迹估计

针对低空高速飞行目标跟踪问题，首先研究了某典型目标噪声信号的时频特性，发现其信号呈现宽带低频特征，难以从频域对目标轨迹进行估计。在此基础上，从各路接收信号的到达时延量入手，考虑到声基阵只能布设于有限空间内的制约，提出了一种基于超短基线阵时延估计的目标跟踪方法。该方法利用各个超短基线阵接收声强极值点分别估计目标运动轨迹垂线方向，计算多个垂线的叉乘向量实现对目标运动方向的估计，再利用多面交汇的方式获估计得到目标运动轨迹。分别对目标俯仰角、方位角及运动轨迹估计的理论误差进行了推导，根据理论估计误差，为能够实现对目标运动轨迹的估计，各个超短基线阵应尽量保证与目标运动轨迹不在同一平面上。根据仿真结果，在采用4个传感器基阵时，角度估计平均误差在4°以内，位置估计相对误差在5%左右。仿真结果验证了该方法的有效性。     

Optimal Digital Beam Splitting for Radar Beacon Systems

Beam splitting for a radar beacon system that scans in azimuth is investigated from a theoretical viewpoint. The video output is quantized into two levels corresponding to a detection and no detection. Further, the antenna sensitivity profile is described by sin ?/?. For this system, a digital method of beam splitting that minimizes angular error is developed. Prior information about the probable location of targets can be included. Both Bayesian and minimax approaches are developed. The minimax estimate of the target azimuth is the average of the angles at which beacon signals are detected. The antenna beam can be interpolated by a factor of 10 when the signal power is 3 dB above the noise and without prior azimuth information The interaction of beam splitting and detection is discussed.     

Target Identification by Natural Resonance Estimation

This paper presents a target identification method based on an estimation of the natural frequencies of oscillation in transient radar signatures. The emphasis is placed upon signal modeling and estimation ation strategy rather than relating resonance locations to physical structures. Salient features of this identification method are: 1) target aspect angle is not needed, 2) multiple targets of the same type can be illuminated simultaneously, and 3) bandpass interrogation ion pulses can be used. The latter feature is compatible with existing radar facilities. The method is applied to some simulated transfer functions, and factors affecting estimate accuracy are discussed.     

亚声速矩形射流的噪声辐射特性和声源分布

基于射流噪声模拟试验台，对出口面积相同的圆形喷口及宽高比分别为1、1.5、2、10的矩形喷口亚声速射流的远场噪声辐射特性和噪声源分布位置进行了较为系统的研究。通过远场噪声测量，获得了不同宽高比矩形喷口在不同方位角平面的射流噪声频谱分布结果相对于圆形射流的差异，揭示了矩形射流潜在的降噪潜力。通过基于波束成形算法的传声器阵列，得到了矩形射流噪声源峰值位置随频率的变化情况，系统分析了射流速度、方位角、宽高比等参数对矩形射流噪声源分布的影响。射流速度和方位角对矩形射流噪声源分布的归一化结果影响很小，而宽高比对矩形射流噪声源分布有较大影响：随着矩形宽高比的增加，矩形射流低频段噪声源向上游偏移，高频段噪声源向下游偏移。     

陆用惯性导航系统非线性对准方法

以某型自行火炮炮载惯性导航系统为研究对象。为解决大方位失准角造成的系统非线性问题,在对大失准角误差模型进行详细分析的基础上,提出了基于快速正交搜索（FOS）和卡尔曼滤波（KF）的非线性参数估计方法。利用事先训练好的非线性误差模型进行对准,既能消除线性姿态误差,又可以对非线性姿态误差起到良好的抑制作用。仿真结果表明,FOS/KF方法的对准精度和实时性远优于扩展卡尔曼滤波（EKF）。对比试验结果表明,单独使用EKF时的方位角误差最大达到14.99°,而FOS/KF可以使方位角误差保持在0.8°以内。FOS/KF方法的估计精度不随系统非线性程度的变化而变化,并且不需要进行粗对准,简化了对准过程,提高了载体机动性。     

基于UKF的双机协同纯角度目标定位路径规划

针对三维空间双机协同定位问题,在无迹卡尔曼滤波的基础上,提出一种规划双机路径的方法。首先,利用双机探测得到的方位角和俯仰角信息,并结合无迹卡尔曼滤波算法估计目标的状态;在此基础上根据交互信息理论提出指标函数的概念,以指标函数最大为轨迹优化的最优性能指标,将问题转化为求双机控制量的最优解;最后,采用遗传算法求解双机的控制量,得到比较合理的双机飞行路径。仿真结果表明,通过最大化指标函数可以有效地规划双机路径,且具有更高的精度和速度。