基于全零点FIR前向滤波网络的超分辨成像方法研究

距离多普勒成像的距离分辨率和横向分辨率,分别取决于发射信号的有效带宽和目标相对于雷达在相干积累时间内的转角。采用的方法可以突破上述的限制,其方法是采用全零点FIR 前向滤波网络,在成像处理前进行线性预测滤波,仿真结果表明,这是一种改善距离多普勒成像雷达分辨率的有效方法。     

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。     

单脉冲成像算法性能分析

单脉冲技术通过比较单个脉冲多路回波信号的信息实现对目标角度位置的精确测量,广泛运用于跟踪雷达中。在雷达成像中引入单脉冲技术可以显著提高前视这一合成孔径雷达(SAR)与多普勒波束锐化(DBS)成像盲区雷达图像的清晰度。本文着重对单脉冲成像算法的成像效果分析方法进行研究。从单脉冲和差比的概率密度函数出发,提出了目标图像位置失真、分辨率以及图像信噪比3个对图像质量进行衡量的指标。分析了决定这3个指标的系统及外部环境参数,并给出了相应的计算方法。最终通过数值积分以及Monte-Carlo仿真实验对理论分析结果进行了验证。     

基于实波束扫描的相控阵雷达前视成像

实现机载或弹载雷达正前方目标区域高分辨力成像对提高着陆安全性或制导精度有着重要的意义,基于相控阵雷达(PAR)工作原理,建立前视扫描过程中的回波信号模型,对目前广泛研究的解卷积前视成像方法进行了深入分析,指出其未能有效提高方位分辨力的原因,并在此基础上提出了一种基于压缩感知理论的扫描雷达前视成像方法。该方法通过对大时宽带宽积信号的脉冲压缩获得径向高分辨,并基于场景中的强散射中心分布具有稀疏性(可压缩)这一事实,利用压缩感知最优化方法获得高的方位分辨力,仿真结果证明了所提方法的有效性,分析了基于压缩感知前视成像方法的性能。该方法同样适用于机械扫描雷达的前视成像。     

曲线轨迹下前视多通道SAR解模糊成像算法

前视合成孔径雷达（SAR）存在左右模糊问题,在直线航迹下,目标关于航线对称模糊,模糊关系不随航线变化,可利用波束形成进行全孔径解模糊处理;但在曲线航迹下,目标的模糊关系具有空变性,不能全孔径解模糊成像。针对这一问题,分析了曲线航迹下目标模糊关系的空变特性,提出一种前视多通道SAR快速后向投影子孔径处理解模糊成像算法。首先进行子孔径划分,在每个子孔径内目标的模糊关系近似不变,每个子孔径分别成像,然后通过波束形成对每幅子图像进行解模糊处理,最后融合子图像得到最终的成像结果。算法有效解决了曲线轨迹下目标模糊关系的空变性对解模糊的影响,仿真实验验证了算法的有效性。     

迭代收缩阈值雷达前视成像方法

针对机载多通道雷达的扫描前视成像问题,研究了利用迭代收缩阈值算法实现单个通道前视成像的方法,在此基础上提出一种扩展的多通道迭代收缩阈值算法来解决多通道前视成像问题,在理论上证明其收敛性,并给出加快收敛速度的方法。该算法首先通过对各个通道的加权叠加,获得多通道雷达最小均方误差意义下的最优解;然后利用目标的稀疏表示,获得最优解在相应稀疏约束下的稀疏解。理论分析和仿真实验表明,相对于现有扫描雷达前视成像方法,所提方法在算法稳定性、场景复原能力和噪声抑制能力等方面具有明显的优势。     

一种新颖的超高分辨率SAR频率域反投影成像算法

超高分辨率条件下,机载合成孔径雷达（SAR）发射信号带宽大,合成孔径时间比较长,对成像处理算法的精度和效率要求较高。现有近似频率域处理和时间域滤波反投影（FBP）算法聚焦SAR数据时均存在诸多问题。基于微局部分析方法,提出了一种新颖的频率域滤波反投影（FD-FBP）成像处理方案。首先,利用Keystone变换简化了数据距离多普勒（RD）域徙动表达式。然后,在RD域进行反投影操作,对参考位置处反投影数据进行移位、相位补偿和FFT等操作即可以得到图像,从而在保证算法精确性的前提下有效降低了运算效率,实现了频率域方法的高效率和时间域方法的精确性特点的结合。最后,点目标仿真和实测数据处理以及与FBP等算法的对比验证了该方法的有效性。     

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。     

一种孔径和频率二维稀疏的步进频SAR成像方法

 步进频率信号(SFWs)在不增加雷达系统瞬时带宽的情况下能够获得高的距离向分辨率的同时,也存在着抗干扰能力较差及其等效重复频率较低的问题,并且在方位向积累时间内由于雷达载机工作状态的变化,会导致方位向的数据录取不完整。针对上述问题,提出一种孔径和频率二维稀疏的步进频合成孔径雷达(SAR)成像方法。首先,分析了稀疏步进频率信号(SSFWs)的SAR成像模型,然后基于压缩感知理论完成距离向成像处理。其次,针对稀疏孔径的回波数据,通过构造成像算子和压缩感知重建模型的方法实现其距离徙动校正和方位压缩处理,进而获得二维成像结果。相比于传统的步进频率信号SAR成像,利用所提方法能够在少量的频率资源和雷达回波数据情况下实现准确的SAR成像。最后,通过对仿真和实测的步进频率雷达数据进行成像处理,验证了所提方法的有效性和可行性。     

一种用于月面着陆的知识辅助单脉冲前视成像方法

针对月面着陆过程中可能存在的着陆器倾斜而导致的结构损坏甚至颠覆等问题,提出了一种用于月面着陆的基于知识辅助的单脉冲前视成像方法。首先结合月面着陆器平台搭载的双通道雷达进行了理想情况下的单脉冲成像分析,然后分析了影响单脉冲成像性能的内在机理,并对雷达接收通道的不一致性进行了建模。在此基础上,将单脉冲成像问题转化为通道相位误差估计问题;结合天线方向图的先验信息,通过对实际天线方向图与理想方向图数据信息的对比,利用最小二乘方法估计出两者之间的相位差异,并求得改进的单脉冲测角曲线。最后对接收到的回波数据进行相位补偿,就可以获得高分辨的月面着陆区域单脉冲成像结果。地球机载实测数据处理结果表明此方法可以获得高分辨的前视成像结果,可应用在月面着陆过程中。     

STAP with medium PRF mode for non-side-looking airborne radar

Space-time adaptive processing (STAP) has been widely discussed for airborne radar systems to improve the system performance of detecting targets. This is especially true for airborne early warning (AEW) radar, which should find long-range and small radar cross section (RCS) targets such as the stealth aircraft and missiles. However, in existing airborne radar literature, STAP is mainly considered for clutter and jamming rejection in side-looking airborne radar (SLAR) applications. There have been fewer discussions on airborne radar with non-side-ways looking array radar (non-SLAR). The STAP of non-SLAR such as forward looking array radar is also very important and can not be avoided for airborne radar to detect targets in all directions. The STAP of the non-SLAR is studied here. A scheme has been proposed, which is processed by the way of STAP combined with multiple staggered medium pulse repetition frequencies (PRFs). We further study the selection of PRFs in order to make the scheme more available for non-SLAR radar. We analyze two typical non-SLAR cases, i.e., inclined-sideways looking array and forward looking array. We examine this scheme by comparing the performances of three processing systems under the criteria of range-velocity blind zone minimization. Computer simulation results show the multiple-PRFs STAP scheme is feasible for non-SLAR and can be applied to phased-array AEW radar systems     

Adaptive imaging for forward-looking ground penetrating radar

Most of the current forward-looking ground-penetrating radar (FLGPR) systems use conventional delay-and-sum (DAS) based methods to form radar images for detection of the target (such as a landmine). However, DAS is a data-independent approach which is known to suffer from low resolution and poor interference and clutter rejection capability. We present a data-adaptive imaging approach for FLGPR image formation based on APES (amplitude and phase estimation) and rank-deficient RCB (robust Capon beamforming). Due to the data-adaptive nature of both APES and RCB, our approach has better resolution and much better interference and clutter rejection capability than the standard DAS-based imaging methods. The excellent performance of the proposed method is demonstrated using experimental data collected via two FLGPR systems recently developed by PSI (Planning Systems, Inc.) and SRI (Stanford Research Institute).     

DSP及PC机间的数据通信技术研究

合成孔径雷达(SAR)是全天候全天时的主动微波成像雷达,因此在军事和民用方面得到了广泛的应用。合成孔径雷达成像的显著特点是数据吞吐量大,实时性强,然而单片的高性能DSP无法满足SAR成像的需求,故采用多片DSP技术。在多片DSP并行处理技术中,它们之间如何进行通信是一个关键技术。本文以ADSP2106x为例,研究了DSP间的通信以及DSP与PC机间的通信。串行通信、DMA通信和VC++的MSComm控件通信都是很好的通信方式,但DMA更适合大量的数据通信。     

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。     

Multifrequency Imaging of Radar Turntable Data

In recent years synthetic-aperture radars (SAR) have proven to be very useful two-dimensional imaging tools in various fields. Based on the synthetic-aperture concepts, different imaging modes are possibe with various operating characteristics. We describe a special case where circular-projection radar data are coherently processed to yield both azimuth and range resoultion. Experiments are performed using data obtained from the radar target scatter site (RAT SCAT) radar cross-section facility. Fairly good results are obtained which illustrate the versatility of coherent syntheticaperture processing of pulse-to-pulse high-range-resolution radar returns. A discrete multifrequency stepped and pulsed waveform is the basic transmitted signal from which range-Doppler images are generated. The RAT SCAT turntable facility allows interesting model targets to be illuminated from which radar images can then be computed. One such application of the processing is described.     

弹道导弹助推段拦截融合跟踪算法研究

针对空基雷达数据率低的特点,提出一种新的基于雷达/红外成像的机动目标跟踪信息融合算法.建立了弹道导弹目标机动模型和雷达/红外成像导引头观测方程,以动能拦截弹红外成像导引头数据更新时间为基准,以空基雷达采样周期为间隔对距离信息进行实时修正,推导了雷达/红外成像复合制导信息融合跟踪扩展卡尔曼滤波算法.仿真结果表明,该算法融...     

方位维逆合成孔径雷达(ISAR)运动补偿成象中的预加处理

在方位维逆合成孔径雷达（ISAR）运动补偿成象中,为了获得方位维的高分辨力,需要处理的数据量很大。预加处理首先对原始数据进行频移和滤波,然后由滤波后的数据进行抽取,从而大大压缩了所需处理的数据,减小了运动补偿和成象的计算量,提高了成象处理速度。电磁仿真数据和外场实测数据的处理结果验证了预加处理的有效性。     

SIR-C/X-SAR: A multifaceted radar

The multifaceted Spaceborne Imaging Radar-C/X-band Synthetic Aperture Radar (SIR-C/X-SAR) was successfully flown twice in 1994 aboard the Shuttle Endeavour as part of an international imaging radar mission. The United States SIR-C operated at L- and C-band, each with multiple polarization, utilizing an active phased array antenna. The German/Italian X-SAR operated at X-band with a single polarization. SIR-C and X-SAR operated synchronously to collect data over common sites. Data were collected for repeat-track interferometric processing at all three frequencies. A total of 143 hours (93 terabits) of SAR data were digitally recorded on tape over the two flights for subsequent processing in the U.S., Germany, and Italy. This advanced multifrequency/multipolarization system has produced a rich radar data set for Earth scientific investigation and demonstration of spaceborne radar remote sensing capabilities