非匀速弹道SAR成像方法研究

非匀速直线弹道成像是弹载SAR领域的核心问题之一。首先构建三维空间中的非匀直弹道模型,通过泰勒近似公式分析运动偏差的来源,并将运动偏差分解成方位偏移、地距偏移和俯仰偏移等三个部分。推导了横向运动和俯冲运动分别引起的地距偏移和俯仰偏移函数,从而得到了对应的运动补偿函数。方位偏移表现为SAR平台在方位向作变速直线运动,回波的数据格式可看成空间非均匀采样的结果。为此,提出了一种利用空间非均匀采样模型替代时域变多普勒模型的成像方法。该算法将变速运动等间隔时间采样的回波数据等效为匀速运动中非等间隔时间采样数据,然后通过方位向非均匀离散傅立叶变换将数据变换到均匀频率域,再完成其它后续的成像操作。完整地推导了非匀直弹道SAR成像的全过程,点目标仿真结果清晰可见,表明了算法的有效性。
     

一种聚束SAR回波数据压缩成像方法

针对聚束合成孔径雷达(SAR)成像中的海量数据问题,提出了一种基于压缩感知的聚束SAR回波数据压缩成像方法。首先对回波信号进行分析,利用波前匹配字典构造方法得到回波观测矩阵,其次通过构造二维离散余弦变换(2D\|DCT)等效矩阵得到回波信号的稀疏变换矩阵,然后利用平滑L0算法重构得到观测场景的二维像。本文方法可以在采集远小于传统聚束SAR成像方法所需回波数据量的基础上实现准确成像,最后的仿真结果表明了方法的可行性和有效性。     

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。     

基于DPCA算法的星载多通道TOPSAR成像方法

方位向DPCA多通道技术能够提高星载TOPSAR模式的方位分辨率,但TOPSAR回波信号的场景多普勒频谱混叠和方位非均匀采样给多通道TOPSAR成像带来了困难。针对这个问题,提出了一种基于DPCA算法的星载多通道TOPSAR成像方法。该方法通过调整方位向发射/接收子孔径的等效相位中心位置,使等效相位中心分布基本满足均匀采样的要求,同时利用复制拼接的方法解决了TOPSAR多普勒频谱混叠问题,最后利用改进的SPECAN算法完成聚焦成像。该成像方法避免了方位向多通道非均匀采样信号的重构操作,同时复制拼接操作和改进的SPECAN算法避免了方位向数据分块操作和方位时域的扩展。点目标和分布目标的仿真结果验证了提出的成像方法。     

FTS干涉信号延时补偿算法的仿真分析

基于干涉分光原理的傅里叶变换光谱仪通过将激光信号作为采样参考信号对干涉信号进行等光程差采样,然而动镜扫描不稳以及后续焦平面电路的差异会造成干涉信号与激光参考信号之间存在相对延时,导致数据的非同步性。随着多元探测器技术的快速发展,探测器信号路数急速扩展,目前广泛采用添加延时线的延时补偿方法需要大量硬件配置将不再适用。文章针对该问题提出一种延时补偿的软件实现方法,利用通过建模仿真得到的干涉数据完善了激光信号过零点获取、干涉数据重构等算法,并通过MATLAB进行了补偿原理的仿真分析。结果表明:通过该算法对干涉信号进行延时匹配重采样,可以将相对延时补偿到1μs以内,光谱复原度高于99%,可较好抑制动镜扫描不稳带来的光程差采样误差。用于高光谱遥感的后期数据处理,可有效提高光谱复原精度。     

基于滑动子空间的杂波样本筛选方法

针对受目标污染的非均匀杂波辅助样本筛选问题，本文利用超低旁瓣子空间平滑加窗处理，克服已有的非均匀杂波样本筛选方法面临的初始协方差矩阵包含目标信号而引起的目标相消问题。一方面，采用超低旁瓣子孔径滑窗方法大幅提升旁瓣区信杂噪比，结合拟合方差偏离量提取目标大信号能量并予以剔除。另一方面，结合广义内积（Generalised Inner Product,GIP）等算法在子空间平滑的基础上进一步剔除非均匀杂波样本，从而得到独立同分布的杂波协方差矩阵。基于子孔径滑窗的杂波样本剔除方法能够大幅降低系统运算复杂度，提高系统应用效能。通过对机载实测数据的验证分析，该算法能够改善目标的输出信杂噪比，保留微动效应的离散弱目标信号，具备很高的工程应用价值。     

CCD信号采样位置选取方法的研究

针对CCD输出信号中的复位噪声,文章介绍了处理复位噪声较为常用的方法--相关双采样技术,并对相关双采样技术中采样位置选取的方法进行分析和研究,最后进行了实验验证.结果表明:用文中方法选取的采样位置进行相关双采样,可以较好的减小CCD输出信号中复位噪声的影响,提高信噪比.     

基于图像熵的红外非均匀性参数化校正优选方法

针对红外图像非均匀性校正问题,文章提出了一种基于图像熵的红外图像非均匀性参数化校正优选方法.该方法首先计算输入红外图像奇像元子图和偶像元子图的熵,选择熵值大者作为基准图像;接着通过基于图像熵的非均匀性参数化校正优选处理得到校正后的基准图;最后基于线性逼近的非均匀性校正,得到输入图像校正之后的结果图像.采用真实数据与其他...     

方位向非均匀采样对多通道天线星载SAR成像性能的影响

方位向周期性非均匀采样是多通道天线星载SAR系统设计时需要考虑的一个重要因素。针对多通道天线星载SAR系统中存在的方位向周期性非均匀采样对成像性能的影响进行了分析。在建立多通道天线星载SAR回波信号模型的基础上,根据成对回波理论和匹配滤波原理推导了由方位向周期性非均匀采样所造成的虚假目标位置与强度的计算公式,并结合成像处理过程分析了二维成像处理算法对虚假目标的影响,给出了二维成像处理后所得到的虚假目标强度计算公式。最后,通过计算机仿真验证推导与分析的正确性。     

一种基于多相关器的GPS多径估计方法

基于多相关器的多径最大似然估计方法,通过对接收机信号与本地码的相关曲线进行多点采样,建立相关输出的模型,利用最大似然法估计直射信号与多径信号各个参数。采用等间距选取估计点以简化最大似然估计的思想,提出一种基于多相关器的新的多径估计方法,选取更为合理的多相关器采样点配置方案,使估计不受无效多径信号的干扰,并且联合处理同相和正交两个支路的输出,可以得到多径信号的延迟、幅度和载波相位的信息。仿真试验表明,在一定的信噪比下,采用本文的方法可以实现较为准确的多径估计。     

同步误差条件下的空间目标双基地ISAR自聚焦算法

以空间目标为研究对象,针对双基地雷达时间、空间及频率同步误差导致的逆合成孔径雷达图像散焦问题,提出基于离散多项式相位变换的自聚焦算法。算法首先将目标平动、转动及同步误差导致的相位项统一建模为高阶多项式,利用离散多项式相位变换方法估计高阶多项式系数并据此构建补偿相位项,完成高阶相位补偿。最后进行方位压缩得到高聚焦度的二维ISAR像。算法通过选取合适的延时参数及成像积累时间可得到高精度参数估计及相位补偿,理论分析和仿真校验了算法性能优于常用的非参数化自聚焦算法。     

航天员呼吸强度的时序模式相似性比较研究

研究航天员呼吸强度时序模式相似性比较方法。利用小波变换将数据样本中的信号和噪声分离,将样本信号划分成多个连续的单调区间,用年n阶多项式对区间进行分段拟合,由拟合多项式的各阶系数、区间宽度、信噪比组成该分段区间的特征向量,由此得到所有数据样本的特征向量序列。小波分析算法可以有效地分离噪声信号,多项式函数能够很好地拟合数据样本,用特征向量的余弦距离可以对独立或连续区间的相似度进行准确地比较。根据上述方法,实现了时间序列的相似性搜索,并用于航天员呼吸强度时序变化模式的识别。     

基于宽带信号的高精度时差估计算法

时差估计精度直接影响测向精度,传统时差估计算法受到采样时间间隔和解模糊算法的限制,无法进一步提高精度。对于宽带信号,通过时－频关系将时差估计转换为频率估计,继而采用基于时差搜索的离散傅里叶变换算法进行时差估计,其估计精度不受采样时间间隔的限制,能够适应较低信噪比。该算法运算简单,适于工程实现,可以实时进行处理。仿真结果表明,在一定的带宽条件下,该算法能达到较高的测向精度。     

一种非定比多轴系自适应阶比分析方法的研究

非定比旋转机械故障多为非平稳信号,无法使用常规的特征提取方法进行有效分析,需要阶比分析方法对其进行采样。在非定比传动系统中存在多种轴系,因此需要进行多轴阶比分析。本文利用Wigner-Ville分布对振动信号进行时频分析,较大程度改善振动信号瞬时频率估计的精度。对获得的时频分布进行峰值搜索,自适应的获取不同阶比分量的峰值。最后,利用最小二乘法对获得的频率分量进行多项式拟合,经重采样后再进行快速傅里叶变换最终实现阶比分析。该方法避免了传统频谱分析中出现的频率模糊现象,提高了分析精度,为非定比多轴系传动系统故障诊断提供了一种新的方法。     

用单片ROM改善码同步器的误码性能

即使滤波器是理想的,采用离散信号处理的前置滤波来抗干扰时,误码性能也要降低。用平均采样器即差分线性滤波器来处理从相关采样获得的统计值时,就会出现误码性能的降低。但是,用正交变换可以减弱已滤波的采样统计的从属性,从而使平均采样表现出近似最优性能。本文为对码同步器的判决产生不利影响的元件提供数学判据和一种替代的正交变换,这种变换通过增加一片 ROM 实现,可以应用于大多数的数字化码同步的设计。     

等距线阵信号傅里叶变换的研究与仿真

信号处理中的阵列信号处理属于空域信号处理 ,与常规信号处理的时域信号处理不同 ,但有许多可以类比的地方。离散傅里叶变换 (DFT)是时域信号处理中经常用到的一种信号分析和处理的方法 ,将DFT引入到空域信号处理中 ,对等距线阵的信号进行了分析和处理 ,并给出了仿真结果。     

基于贝叶斯稀疏重构的非均匀样本谱估计

在航空电子对抗领域,往往需要利用非均匀样本来估计信号的频谱。针对非均匀样本谱估计问题,提出了贝叶斯稀疏重构谱估计算法(BSRSE)。该算法首先将非均匀采样的谱估计表示为稀疏信号重构问题。然后利用拉普拉斯分布表示稀疏性,建立贝叶斯模型。最后通过构造加速的不动点迭代方法估计参数,从而估计信号频谱。与现有谱估计方法比较,该算法具有较高的频率分辨力、较强的噪声适应能力,且需要较少的样本数。数值仿真验证了该算法的有效性。     

基于相位重构的LFM信号间歇采样干扰产生方法研究

目前,对线性调频信号采用间歇采样干扰样式是电子自卫干扰的常用方法。由于收发延迟,干扰主峰落后于目标回波,但间歇采样可以获取超前于主峰信号的次峰目标。在线性调频斜率较小时,次峰目标甚至可以超前于被保护目标,但线性调频斜率较大时,次峰距离主峰近,效果难以得到保证。提出一种新方法,该方法基于相位信息通过对相位的线性拟合重构信号实现了信号的近似复原,使得主峰相对于回波的延迟被消除,且保持了良好的相参特性。     

快速傅里叶变换对刃边法测量遥感相机MTF的影响

调制传递函数(MTF)是反映航天光学遥感器成像性能的重要参数。刃边法是测试MTF一种简单有效的途径,快速傅里叶变换因计算量小在刃边法中得到了广泛应用。由于线扩展函数在空间域是无限连续的信号,而快速傅里叶变换处理的有限长离散序列,对线扩展函数应用快速傅里叶变换时需先对其截断、采样;截断引起频谱泄露,采样造成频谱混叠,泄露与混叠双重效应将导致最终MTF的测量误差。文章基于采样理论,定量分析了线扩展函数截断区间和采样间隔对奈奎斯特频率处MTF的影响。针对不同应用和误差要求,给出了合理的采样间隔、截断区间要求,规范了快速傅里叶变换在刃边法测量光学遥感相机MTF中的应用。     

一种鲁棒的毫米波雷达人体呼吸心跳测量方法

提出一种基于毫米波雷达的人体呼吸心跳测量方法，可用于检测航天员的呼吸心跳。通过发射57.5~63.5 GHz频段的线性调频连续波，采集人体胸腔表面反射的雷达回波，经过混频和低通滤波后采样，得到包含呼吸心跳微动信息的中频采样数据。通过对中频采样数据做快速傅里叶变换，确定人体胸腔相对雷达的径向距离，进一步提取胸腔位置对应的相位信号。然后采用一种改进的相位差分增强方法，抑制相位信号中呼吸谐波对心跳信号提取的干扰和低频噪声对呼吸信号提取的干扰。最后采用高斯平滑滤波方法从相位信号中提取无波形失真的呼吸信号，并采用低阶有限冲激响应(FIR)滤波器从相位信号中提取无速率失真的心跳信号。此外，对呼吸、心跳信号采用时域寻峰算法计算呼吸率和心率。实验结果表明:此方法对人体呼吸信号和心跳信号测量的准确性高、鲁棒性强。