逆合成孔径成像技术浅述

ISAR作为成像雷达的一个重要组成部分，有着广泛重要的用途。但由于其高分辨率的要求及在成像算法运动补偿等方面的一些问题，ISAR成像仍需进行深入的研究。本文介绍了已经经过实验数据检验的有关这些问题的一些新技术。     

采用机载合成孔径雷达探测运动目标

本文论述了采用合成孔径雷达对点状目标进行探测与聚焦的问题，将广泛应用于地面雷达系统中的运目标检测概念动用到合成孔径雷达系统中，并采用分析与模拟方法评估了其检测性能。     

海上舰船目标的机载高分辨率ISAR成像

本文提出了机载高分辨率二维逆合成孔径雷达(ISAR)对舰船目标的侧视成像问题。通过采用舰船运动的简单模型，避免了采用高级的联合-时间频率(JTF)变换。研究了包括运动估计与校正、最佳处理时间与持续时间估计以及目标形状提取的鲁棒处理方案。强调了这样一个事实，即该处理的鲁棒性造就了单个ISAR成像分析而不必由一组雷达图像进行数据融合。     

基于时空二维信号处理的SAR运动目标成像

基于时空二维信号处理，本文利用阵列天线回波的时空等效性，提出了一种合成孔径雷达运动目标成像的新方法。该方法相对于单天线ＳＡＲ系统能够更有效地检测和成像径向速度分量很小的运动目标，解决了盲速问题，实现了慢速运动目标的高分辨力成像。计算机模拟表明了算法的有效性。     

AN／APS-137V海上逆合成孔径搜索与跟踪多模式雷达

AN／APS-137V雷达是一种I波段的海上逆合成孔径搜索与跟踪多模式雷达，是APS-116(V)雷达的改型。雷达原有的7个LRU中的5个已被更换。该雷达能在较高的海情下探测海面船只、潜水艇潜望镜和通气管。尽管APS-137V雷达的整个作用距离小     

空间目标雷达成像仿真研究

导弹防御系统中的地基雷达具有对空间目标的二维成像能力,这是它进行空间目标识别的重要手段。仿真研究空间目标的ISAR成像。简介ISAR成像技术后,仿真了中段弹道,进行了相应的坐标变换,根据仿真场景得到了空间目标的ISAR图像。着重分析了雷达布站的位置、目标空间姿态控制方式对成像相干积累时间的影响。仿真结果表明,这些因素对于成像相干积累时间的影响很大,雷达必须选择合适的布站位置、适当调整脉冲积累时间才能实现有效成像。     

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.     

双星双频地面快速运动目标成像与参数估计

在多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)的基础上,提出使用双卫星、双工作频率实现地面快速运动目标检测、成像和参数估计的方法。利用广义二阶Keystone变换对提取出的运动目标进行距离徙动校正,针对快速运动目标的多普勒模糊问题,使用修正的离散调频傅立叶变换结合最小波形熵搜索完成目标多普勒参数估计后,利用数值搜索的方法对不同工作频率下的速度集合进行交集求解得到目标真实速度值,并给出了一种运算量较小的快速搜索算法。最后,计算机仿真表明了方法的有效性。     

地面动目标的干涉成像

本文论述了一种干涉合成孔径雷达处理技术，即干涉动目标聚焦该技术能够产生杂波已被抑制的地面动目标图像。     

船只ISAR成像的运动估算和最佳时间选择

本文提出了船只ISAR成像的角转动估算和最佳时间选择的问题。其目的是估算船只角转动并选择合适的成像间隔，以获得适于用分类／识别程序进行处理的高质量俯视或侧视船只图像。为此目的，推导出一般船只散射体相位／多普勒频率的新颖分析模型，并提出了一种新的ISAR算法，能够适于用船只运动条件估算更适合俯视或侧视图像形成的时间瞬间和俯视图像定标的转动垂直分量。针对不同的船只模型、船只运动、探测几何关系和背景条件分析了整个ISAR技术的性能。将该技术应用于真实ISAR数据的结果证明了所提出方法的有效性。     

在更高阶运动目标ISAR成像中使用遗传算法

提出了可在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中采用的遗传算法(GA)。GA用于运动参数搜寻，替代自适应联合时频(AJTF)算法中的彻底搜寻。在保持相同精度的同时，GA计算复杂性更低，特别是对于更高阶运动的目标来说。     

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。     

用于ISAR动目标成像的鲁棒自聚焦算法

对逆合成孔径雷达（ISAR）动目标成像的运动补偿提出了一种鲁棒的自焦算法，称为AUTOCLEAN。该方法是基于非常灵活的数据模型的一种参量算法，其数据模型考虑了由无用的目标径向运动以及传播或系统不稳定性引起的合成孔径时间内任意距离徙动和任意相位误差，AUTOCLEAN可被归类成一种多散射体的算法（MSA），但它与其他现存的MSA在好几个方面都有很大的不同：1）在二维（2－D）图像域内可自动选择强散体；2）散射体不必很好地隔离或者非常地强；3）以最优方式将所选的各散射体的相位和RCS（雷达横堆截面）信息加以综合；4）避免了麻烦的相位展开步骤，AUTOCLEAN在计算上很有效并只包括一系列FFT（快速傅里叶变换），AUTOCLEAN的另一个良好的特性是假定目标有大量的强散射体，其性能也可渐进地得以提高，数字和实验结果表明AUTOCLEAN是ISAR成像非常稳健的自动聚焦方法。     

天基逆合成孔径雷达脉内脉间运动补偿及高分辨成像

近年来,太空态势感知在军用和民用领域都得到了越来越多的关注。天基逆合成孔径雷达(SBISAR)能够实现对空间目标的高分辨成像,支撑部件提取、姿态估计、类型识别等后续任务,是太空态势感知的重要工具。然而,在SBISAR成像场景下,平台与空间机动目标间存在复杂的相对高速运动,传统距离-多普勒成像方法不再适用,必须进行运动补偿。本文针对高速径向速度下传统“停—走—停”模型失效、长相干积累时间内目标转速不一致的两个典型误差来源,分别设计了脉内运动及脉间运动补偿算法。首先,建立SBISAR成像的信号模型。然后,基于最小熵准则构建参数估计代价函数,通过估计目标对应回波信号的调频率,构造补偿项进而实现脉内补偿。同时,建立图像熵代价函数,在估计转动参数后,完成对目标转动的空变相位补偿。所提算法有效解决了天基高速机动背景下传统距离-多普勒成像方法的距离像展宽、方位散焦问题,实现了SBISAR对空间目标的高分辨成像。通过基于仿真数据的实验分析,验证了所提算法的有效性。     

单通道SAR对任意运动目标的检测和成像

在合成孔径雷达（SAR）图像中，运动目标会引起散焦和／或移位之类的成像误差，这与目标运动方向有关。为了得到准确而清晰的运动目标的图像，目标位置和速度参数是必须知道的。这里提出了一种对任意方向运动的地面目标进行探测、参数估计和成像的算法。该算法主要是评估由常规单通道SAR雷达数据生成的一系列单视SAR图像。用两个观察模型来估计运动目标的位置和速度，考虑了由于运动导致多普勒频谱的混叠。用这种方法，运动目标可以不受其运动方向的影响而被检测到，估计参数被用来补偿SAR图像中的成像误差。最后，目标在场景中的真实运动情况可以在补偿过的图像序列中显现。     

采用多极化多频天线阵列SAR对簇叶环境下的动目标成像

由于簇叶环境下信杂比较低，因此很难对动目标进行探测成像。本文针对簇叶环境下的动目标成像提出了多频多孔径极化SAR(MFMA POLSAR)系统。MFMA POLSAR将多频天线阵列SAR(MF-SAR)系统扩展为多极化系统。MFMA POLSAR采用全极化达到环境要求的极化效果，使得不同孔径获得的图像相干性最好，可用于获取高精度的相位估测。MFMA POLSAR不仅能对快、慢的动目标进行精确定位，而且还能显示簇叶环境下的动目标。     

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。     

采用旋转时频-Radon变换的地面动目标的叶簇穿透SAR成像

本文介绍了旋转傅里叶变换、双线性旋转时频变换和Radon变换的基本概念。根据动目标雷达回波的某种模型，提出了一种采用旋转时频-Radon变换用于树林中动目标SAR成像的方法。     

一种用于机动目标的线性调频脉冲估计和逆合成孔径雷达成像的自适应滤波方法

在逆合成孔径雷达（ISAR）成像中，由于机动目标的非合作运动，散射器的多普勒频移随时间变化，而雷达回波信号通常为线性调频脉冲。线性调频脉冲会计对ISAR成像的性能起着重要作用。Li和Stoica最近提出了一种自适应FIR滤波方法，用来估计正弦信号的振幅和相位，并将这种方法应用于采用正弦信号模型的合成孔径雷达（SAR）成像。本文推广Li和Stoica的算法，用来估计线性调频脉冲信号并将其用于机动目标的ISAR成像。该推广算法已由仿真数据验证。     

基于实测数据的机载毫米波ISAR舰船目标成像算法研究

ISAR的方位向分辨率和波长有关,在相同转角情况下,波长越短,获得的方位分辨率越高,但波长较短使得雷达对运动误差敏感,容易产生较大的相位误差,使成像算法变得复杂。针对此问题提出一种适合于机载毫米波ISAR舰船目标的综合成像算法。算法首先利用回波距离向高分辨率分离出单个舰船目标回波;然后对单个目标回波进行包络补偿和初相粗补偿;再根据时频分析结果,结合Radon变换的最大值位置,判断目标运动状态;最后根据判断结果自动选择合适的成像方法对目标成像。利用算法对机载毫米波ISAR数据进行成像处理,成像结果验证了算法的有效性。