雷达目标窄带合成距离高分辨成像的聚焦技术与用于目标识别的研究

 就窄带合成脉冲距离高分辨一维成象速度补偿的常用的几种方法（时域法,频域法、最小熵值法）进行了分析和比较。并将二者结合起来,更有效地对速度进行估计。得到任意视角及可变信噪比下的一维距离高分辨率像,并用线性内差神经网络进行识别,得到了满意的结果。     

一种基于波形的距离扩展目标检测方法

针对高分辨率雷达距离扩展目标检测问题,提出了一种基于一维距离像波形的距离扩展目标检测器。分析了目标一维距离像的波形特点,对一维距离像的离散序列进行FFT变换,获得变换后的低频分量平均值与高频分量平均值的比值,以其中最大的比值作为检测统计量并进行有无目标的判决。仿真结果表明,此检测方法的检测性能要优于依赖于散射中心空间分布密度的广义似然比（SSD—GLRT,Spatial Scattering Density—Generalized Likelihood Ratio Test）检测器,并且明显优于基于波形熵的检测器。     

一种步进频率信号认知雷达波形优化设计方法

认知雷达常用于完成探测、跟踪、成像及识别等多重任务,为提高其综合性能,需兼顾多方面因素研究其波形优化设计问题。基于此,提出一种基于压缩感知（CS）RIPless准则的步进频率信号认知雷达波形优化设计方法。首先,建立了目标回波信号稀疏模型,分析了其与发射信号模糊函数之间的关系。其次,根据模型中观测矩阵的构造,基于RIPless准则,将波形设计问题转化为概率分布的互相干参数及其协方差矩阵的条件数的优化问题,从而通过自适应寻优算法,获得优化的步进频率信号脉冲重复时间间隔序列和子脉冲频率序列。相较于传统方法,所提方法在信号发射与接收之间形成了信息实时反馈和信号优化重构的闭环,在高概率准确重构目标径向一维距离像的同时,也实现了发射信号模糊函数的优化。最后,仿真计算验证了所提方法的有效性。     

弹道中段目标进动周期估计的改进自相关法

自相关法可用于估计弹道中段雷达目标的进动周期,它需要预先给出进动周期的上下限。进动周期下限可能远小于真实进动周期,此时自相关法的估计性能将严重下降。定义了自相关函数(ACF)的凸包,在此基础上提出了一种改进的自相关法。首先求出ACF和其凸包的差函数,然后搜索差函数的最大值,从而得到进动周期的估计值。理论分析和仿真结果表明:当进动周期下限和真实进动周期相差不大时,该方法的估计性能接近自相关法;当进动周期下限远小于真实进动周期时,该方法仍然具有良好的估计性能;由于进动周期的上下限之比通常大于2,因此该方法的计算量比自相关法增大的倍数小于1.4;同时它对先验信息的要求非常宽松。因此该方法具有广泛的适用性。     

基于CFD的动导数计算与减缩频率影响分析

以CFD流场与气动力计算为基础,分别利用小幅度强迫振动模式和差分两种方法推导了飞行器的纵向组合动导数计算表达式;建立了基于CFD技术的飞行器动导数计算方法;以国际标模Finner导弹为例,利用所推导的两种方法进行该导弹的动导数计算,重点分析了减缩频率对动导数计算的影响,提出了利用CFD方法开展动导数计算时减缩频率的选择...     

基于滑动DFT和插值DFT算法的GPS信号载波跟踪方法

 在分析GPS接收机跟踪环路信号特征的基础上,将滑动离散傅里叶变换（DFT）算法和插值DFT频率估计算法相结合,提出一种在频域进行的载波跟踪方法。该方法首先根据捕获时得到的粗略载波频率估计值确定计算DFT值点的范围,然后利用滑动DFT算法计算这部分点的DFT值,最后利用插值DFT频率估计算法估计载波频率,进行跟踪环路中载波频率的更新。该方法计算复杂度低,便于实际应用。仿真结果显示,该方法能够对载波频率正确跟踪,验证了算法的可行性。     

双基地角时变下的ISAR等效旋转中心估计

双基地逆合成孔径雷达（ISAR）距离-多普勒算法成像时，容易引起越分辨单元徙动问题，影响成像质量，为了抑制越分辨单元徙动，需要估计目标的等效旋转中心。本文针对双基地角时变下的ISAR等效旋转中心估计问题，提出了一种等效旋转中心估计算法。该算法首先将运动补偿后的一维距离像序列分为两组并分别成像，得到两幅图像；其次，假定某个距离单元为等效旋转中心位置，对两幅图像进行畸变校正，使得两幅图像只存在一个视角差，按视角差旋转其中的一幅图像，并与另一幅图像作相关，得到相关系数；然后，假定下一个距离单元为等效旋转中心位置，重复上述步骤，直至遍历结束，相关系数最大值对应的假定位置就是估计的等效旋转中心。最后进行了仿真对比实验，表明本文算法能够有效估计双基地角时变下的ISAR等效旋转中心位置。     

基于时间反转和降阶Keystone的SAR-GMTI快速聚焦方法

对合成孔径雷达（SAR）地面运动目标聚焦技术进行了研究。针对现有运动目标聚焦方法存在的问题,提出了一种基于时间反转和降阶Keystone的SAR地面运动目标检测（SAR-GMTI）快速聚焦方法。首先,根据目标的机动特性建立了3阶距离模型;其次,针对目标多普勒中心模糊引起的多普勒谱分裂现象,结合所提时间反转处理（TRP）和降阶Keystone变换处理估计出运动目标2阶参数。此后,构造2阶相位补偿函数补偿运动目标的2阶距离徙动和多普勒徙动,从而完成运动目标的聚焦。同时,所提方法没有任何参数搜索过程,降低了计算复杂度。最后,仿真实验验证了所提算法的正确性和有效性。     

基于修正离散Chirp-Fourier变换的高速目标ISAR距离像补偿

分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达（ISAR）回波信号模型和高速运动对ISAR信号处理的影响。结果表明,高速运动特征会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊。为此,提出了一种基于修正离散Chirp Fourier变换（MDCFT）的高速运动目标距离像补偿算法,采用MDCFT谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计,可解决幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题。仿真结果表明了该距离像补偿算法的有效性。     

基于波形熵的雷达目标一维距离像检测技术

高分辨雷达一维距离像目标检测实质上是扩展目标检测,具有与低分辨雷达回波目标检测不同的特点.通过分析目标一维距离像和噪声的波形特点,提出了一种基于波形熵的一维距离像检测方法.该方法对目标一维距离像信号形式和噪声的先验知识要求少,运算复杂性小,易于工程实现.仿真实验说明算法能有效地提高检测性能.     

Method for denoising and reconstructing radar HRRP using modified sparse auto-encoder

A high resolution range profile (HRRP) is a summation vector of the sub-echoes of the target scattering points acquired by a wide-band radar. Generally, HRRPs obtained in a non-cooperative complex electromagnetic environment are contaminated by strong noise. Effective pre-processing of the HRRP data can greatly improve the accuracy of target recognition. In this paper, a denoising and reconstruction method for HRRP is proposed based on a Modified Sparse Auto-Encoder, which is a representative non-linear model. To better reconstruct the HRRP, a sparse constraint is added to the proposed model and the sparse coefficient is calculated based on the intrinsic dimension of HRRP. The denoising of the HRRP is performed by adding random noise to the input HRRP data during the training process and fine-tuning the weight matrix through singular-value decomposition. The results of simulations showed that the proposed method can both reconstruct the signal with fidelity and suppress noise effectively, significantly outperforming other methods, especially in low Signal-to-Noise Ratio conditions.     

海面舰船目标雷达距离高分辨特性测量

雷达距离高分辨特性,即目标的一维高分辨距离像特性,能够体现目标的形状及结构信息,且易获取,有利于对目标进行准确识别,这已成为目前雷达目标识别领域的一个重要研究方向。开展目标一维高分辨特性研究的一个重要基础是测量,因而通过测量目标的一维高分辨距离像并分析目标特性,对目标识别具有重大理论意义与实际应用价值。基于此,文章利用实验室现有全相参新体制雷达导引头目标测量平台,对海面舰船目标的距离高分辨特性进行了初步实测,获取了海面舰船的米级高分辨距离像,为今后深入开展海面舰船目标识别研究奠定了坚实基础。     

弹道中段目标质心位置估计

 质心在目标上的位置是弹道中段目标的重要进动特征,也是目标的质量分布特征,可用于识别弹头和诱饵.针对旋转对称目标,提出了基于窄带雷达回波相位特性的质心位置估计方法.首先,选取目标对称轴上的任意点作为质心位置参考点,定义相应的质心位置参数,并构造以该点为相位参考中心的全姿态散射系数模板;然后,对窄带雷达回波采样序列进行相位匹配变换,搜索匹配函数的最大值,从而得到质心位置参数的估计值.仿真结果表明了该方法的有效性.     

Hardware-in-the-loop simulation technology of wide-band radar targets based on scattering center model

Hardware-in-the-loop(HWIL) simulation technology can verify and evaluate the radar by simulating the radio frequency environment in an anechoic chamber. The HWIL simulation technology of wide-band radar targets can accurately generate wide-band radar target echo which stands for the radar target scattering characteristics and pulse modulation of radar transmitting signal. This paper analyzes the wide-band radar target scattering properties first. Since the responses of target are composed of many separate scattering centers, the target scattering characteristic is restructured by scattering centers model. Based on the scattering centers model of wide-band radar target, the wide-band radar target echo modeling and the simulation method are discussed. The wide-band radar target echo is reconstructed in real-time by convoluting the transmitting signal to the target scattering parameters. Using the digital radio frequency memory(DRFM) system,the HWIL simulation of wide-band radar target echo with high accuracy can be actualized. A typical wide-band radar target simulation is taken to demonstrate the preferable simulation effect of the reconstruction method of wide-band radar target echo. Finally, the radar target time-domain echo and high-resolution range profile(HRRP) are given. The results show that the HWIL simulation gives a high-resolution range distribution of wide-band radar target scattering centers.     

步进频雷达成像技术研究进展

步进频雷达发射窄带脉冲,利用多个脉冲合成宽带成像,对发射、接收分系统和信号处理平台的要求相对较低,是获得目标高分辨距离像的一种有效技术手段.从雷达系统设计和工程应用的角度出发,对目前国内外研究提出的具有代表性的几种步进频成像频域方法和时域方法进行了论述;介绍了不同处理方法在雷达波形和工作方式设计、合成宽带成像的性能、工程实现难度和适用任务场景等方面的优点和不足;探讨了各种方法工程应用的可能性.相对于其他方法,一种基于子脉冲去斜的步进频合成宽带方法在工程上更易于实施.     

基于冗余伪观测的自适应滤波算法

现有的二阶互差分(SOMD)算法能够给出与状态估计误差解耦的观测噪声协方差估计，但是需要满足冗余测量的条件，但这一条件往往难以满足。 针对这一问题，提出了一种利用状态预测值构造相邻2个时刻伪观测的方法，将原SOMD算法扩展到具有单测量的系统中。使用目标跟踪问题对该算法的有效性进行验证。仿真结果表明，当采样周期较小时，该算法能够忽略状态估计误差的影响并给出较准确的观测噪声方差，在精度和鲁棒性方面优于其他参考算法。     

Accurate single-observer passive coherent location estimation based on TDOA and DOA

This paper investigates the problem of target position estimation with a single-observer passive coherent location(PCL) system. An approach that combines angle with time difference of arrival(ATDOA) is used to estimate the location of a target. Compared with the TDOA-only method which needs two steps, the proposed method estimates the target position more directly. The constrained total least squares(CTLS) technique is applied in this approach. It achieves the Cramer–Rao lower bound(CRLB) when the parameter measurements are subject to small Gaussian-distributed errors. Performance analysis and the CRLB of this approach are also studied. Theory verifies that the ATDOA method gets a lower CRLB than the TDOA-only method with the same TDOA measuring error. It can also be seen that the position of the target affects estimating precision.At the same time, the locations of transmitters affect the precision and its gradient direction.Compared with the TDOA, the ATDOA method can obtain more precise target position estimation.Furthermore, the proposed method accomplishes target position estimation with a single transmitter,while the TDOA-only method needs at least four transmitters to get the target position. Furthermore,the transmitters' position errors also affect precision of estimation regularly.     

基于图像质量度量准则的空间目标平动补偿

为了获得空间目标的微动信息,需要对雷达回波中的高速平动分量进行精确补偿。针对空间目标高速运动对微动信息提取的影响问题,首先分析了空间目标平动对微多普勒频率的调制影响,得到目标高速平动,特别是平动加速度、平动加加速度对微多普勒频率趋势性调制现象将干扰微多普勒频率提取的结论。在此基础上,利用目标平动直接导致目标多普勒频谱展宽的特点,提出了一种基于图像质量度量准则的空间目标平动参数估计方法,并根据估计出的平动参数实现运动补偿。最后,采用空间目标多散射中心模型,进行平动补偿分析,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于混合体制雷达网的弹道目标微特征及外形参数提取

针对弹道中段目标微特征难以识别与分辨的问题,提出了一种基于低分辨雷达和高分辨雷达相结合的混合体制雷达网的有翼弹道目标微特征及外形参数提取方法。依据非线性信号参量可分离模型,利用非线性最小二乘估计方法解算出有翼弹道目标群各散射中心的幅相参数,结合不同雷达提取的微特征的关联性,利用散射中心关联处理实现了各类散射中心的分离。在此基础上,利用弹道目标的微特征,结合弹道目标各散射中心的相对位置关系,重构出各目标的三维微特征及各散射中心的三维位置矢量,进而估计出目标的进动特征和结构参数。仿真结果表明:当信噪比(SNR)为5 dB时,该方法的重构精度保持在92%左右。