采用ISAR技术的MIMO雷达极坐标格式成像算法研究

对MIMO雷达的系统结构和它采用ISAR技术时的信号模型进行分析,以二次降维方式详细讨论了回波信号在波数域的分布特点,得出两条针对成像应用的MIMO雷达阵列设计准则。在此基础上,提出一种可有效聚焦的极坐标格式算法,经过对MIMO雷达回波数据逐次渐进降维重排,将其从四维转换到二维,然后通过距离向和方位向两次一维插值,把以极坐标格式记录的回波数据变换为直角坐标下均匀分布的数据。针对推导过程中因平面波假设引入的误差进行了分析,得到算法的适用条件。最后仿真验证了本文算法的有效性。     

基于调频连续波信号的双基地ISAR成像研究

在将调频连续波(FMCW)信号应用于双基地ISAR的成像过程中,针对应用FMCW信号在回波信号中产生距离快时间和方位慢时间耦合项的问题,提出了应用离散多项式相位变换的方法进行组合参量估计,通过估计出的组合参量构造补偿函数对回波信号进行相位补偿,消除了一次耦合项产生的固定频偏和二次耦合项引起的主瓣展宽,对补偿后的回波信号应用距离多普勒算法可获得清晰的目标二维像,通过仿真表明：所述的补偿算法能有效改善应用FMCW信号而产生的目标像散焦现象,获得聚焦良好的点目标像。     

一种适合于斜视TOPS SAR的改进PFA成像方法

针对斜视循序扫描地形观测(TOPS)合成孔径雷达(SAR)成像模式,对广义极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种先线性走动校正(LRWC)后PFA插值的成像方法。利用LRWC显著降低了距离向与方位向的耦合,简化了距离单元徙动校正过程。走动校正后方位向采样依然是均匀的,因此方位向插值可采用Chirp-Z变换快速实现。对于波束扫描及走动校正引起的多普勒调频率的方位空变问题,采用方位非线性变标(ANCS)的方法进行统一校正,大幅提高了方位向的聚焦深度,扩大了可良好聚焦的场景范围。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

基于分数傅立叶变换的SAR成像算法研究

当距离徙动较小时,合成孔径雷达(SAR)回波信号在方位向和距离向都可以转化为调频信号,据此提出一种基于分数傅立叶变换(FRFT)的SAR成像算法,通过距离向和方位向的特定阶次的FRFT,在两个方向上把回波信号同时近似地压缩为脉冲函数。理论分析和仿真数据结果表明,该算法计算简单快速,只需两次FRFT即在分数傅立叶域可以有效成像,并且成像精度优于传统的Chirp Scaling算法。     

基于快速极坐标格式算法的MIMO雷达虚拟孔径成像

针对共址多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）雷达在单次快拍下的虚拟孔径成像问题,分析了MIMO雷达虚拟合成阵列,建立了MIMO雷达极坐标格式波数域回波模型,分析了基于距离向和方位向尺度变换的空间谱转化,指出MIMO雷达方位向尺度变换不再是Keystone变换,提出了一种新的MIMO雷达快速极坐标格式成像算法。仿真表明了该文方法的有效性。     

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。     

基于Hankel矩阵填充的稀疏孔径ISAR成像

在稀疏孔径(SA)逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,传统压缩感知(CS)方法使用稀疏信号处理来处理数据缺失下的成像问题。这类方法存在模型不匹配这一固有问题,在一定程度上会限制成像质量。提出了一种利用Hankel矩阵填充(HMC)的基于结构化稀疏ISAR成像方法。该方法是一种典型的无网格方法,可以有效地提高稀疏孔径ISAR成像性能。首先,建立ISAR稀疏孔径成像信号模型,根据每个距离单元的回波构造Hankel矩阵;其次,通过证明所构造Hankel矩阵的低秩性质,作为方位稀疏成像的先验信息约束;最后,通过逐步迭代求解基于增广拉格朗日乘子(ALM)的矩阵填充(MC)来实现重构方位维成像。提出的基于低秩约束的方法,可以避免过完备基的假设,有效地克服了CS方法的离网格效应。基于实测数据的实验分析,进一步验证了所提算法的有效性。     

一种方位时变GEO SAR成像处理新算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)回波模型的距离空变和方位时变问题,提出一种基于改进距离-多普勒(RD)和方位向调频尺度变换(CS)的成像算法。首先引入四阶泰勒展开模型解决成像中存在的弯曲轨迹问题,然后对传统RD算法进行改进,补偿距离空变,最后对方位时变进行建模,通过方位向CS补偿方位时变,使GEO SAR能够进行更大场景的成像。结合天基雷达先进仿真系统(SBRAS)进行仿真,验证了该算法的有效性。     

基于起伏地形的干涉SAR回波数据仿真

地形起伏造成SAR图像几何畸变,从而对回波数据产生重要影响,基于此提出一种基于起伏地形的干涉SAR回波数据仿真方法。建立了地距几何仿真方案,通过插值对地面目标点进行重采样,有效地实现了SAR图像中几何畸变的仿真。提供了一种新的相关性复后向散射系数模型,考虑了散射系数幅度的随机起伏特性和两通道随机相位的相关性,进而建立时域回波信号模型,通过对方位回波信号插值,一定程度上减小了距离门取整带来的误差,最后给出干涉SAR回波数据的仿真流程。计算机仿真结果表明该算法不仅能有效体现干涉SAR图像中的几何畸变,而且验证了相关性后向散射模型和回波信号模型的正确性。     

基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿

分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)回波信号模型和目标高速运动对ISAR信号处理的影响。结果表明,目标高速运动会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊。从通过补偿回波信号的调频斜率来补偿高速运动目标距离像的思路出发,提出了一种基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿算法。该算法采用解线调处理谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计,可解决在常规的幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题。此外,距离像补偿算法中还用突变误差消除和最小二乘拟合处理以进一步提高参数估计精度。仿真结果表明该距离像补偿算法的有效性。     

一种基于移相插值方法的相控阵列天线波束形成网络

文章提出了一种移相插值网络方法,可以有效降低大型相控阵列天线馈电网络的复杂性;然后基于该方法设计了一种相控阵列天线的波束形成网络;最后对13单元的一维线性阵列和19单元的面阵进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

北斗系统地固系自主定轨算法

为避免传统惯性系自主定轨算法中的多次坐标转换,针对地固系分布式自主定轨算法原理及其中的关键技术开展研究。给出在地固系中进行自主星历生成的总体框图,推导了地固系自主定轨算法的基本方程,提出一种新的以地固系位置速度为状态量的状态转移矩阵解析计算方法并分析其计算量,证明了地固系自主定轨算法可以进一步降低定轨算法复杂度,且无需上注地球定向参数进行坐标转换。使用仿真数据和真实在轨测量数据的测试结果表明,提出的地固系分布式自主定轨算法与传统算法定轨精度相当,说明了所提算法的可行性,验证了星载自主定轨原型软件的有效性。     

基于Legendre伪谱法的固体运载火箭轨迹优化研究

Legendre法则是一种高阶积分近似法则,用较大积分步长得到较高精度。以结点伪谱法处理不连续问题后,可以把一个无限维的动态最优控制问题转化为有限维的静态优化问题,大大降低了问题复杂性。将其应用于轨迹优化,力求使其成为一种求轨迹优化问题的通用算法。以三级固体运载火箭为例,在惯性直角坐标系中建立动力学模型,给出轨迹优化模型。轨迹优化算例结果验证了Legendre伪谱法在弹道时间和精度优化的正确性和有效性。     

基于改进蚁群算法的巡航导弹航迹规划

研究了一种基于改进蚁群算法的巡航导弹航迹规划方法，以规划出生存概率更大、飞行距离更短的攻击轨迹，有效提高巡航导弹的作战效能。提出了坐标变换的思想，通过坐标变换将蚁群算法中信息素局部更新策略和全局更新策略协同作用的机制合理地应用到了航迹规划中，通过将信息素全局更新规则中的信息素常量和挥发率进行自适应变化来对算法进行了改进，最后对算法进行了计算机编程仿真实现。仿真结果验证了改进算法能有效避免算法过早陷入局部最优，加快算法的收敛速度，能取得目标函数更优的航迹规划路径。     

一种等效快速非正交联合对角化算法

针对空间源信号参数估计实时性的需求,提出一种等效快速非正交联合对角化（EFJD）算法。该算法具有计算复杂度低和收敛速度快的特点,可有效提高空间源信号参数估计的实时性。该算法从两个方面减少运算量,从而加快联合对角化的收敛速度。一方面根据欲联合对角化的目标矩阵组中矩阵的个数通常大于矩阵秩的实际情形,对目标矩阵组进行预处理,将其中的矩阵个数降为矩阵的秩,减少了每次迭代的运算量;另一方面对初始值进行优化,减少了迭代次数。数学推导证明,当目标矩阵组中矩阵的个数相对于矩阵秩取较大值时,EFJD算法就可降低运算量,而且运算量随二者差值的增加显著降低。仿真结果不但验证了这一结论,还表明其联合对角化精度较快速Frobenius范数对角化（FFDiag）算法有所提高。     

精密卫星钟差分形插值算法研究

研究发现精密GPS卫星钟差时序满足三阶平稳假设,由此提出了计算卫星钟差分形维的多阶分形变差法,进而提出了基于分形维确定垂直比例因子的精密卫星钟差分形插值算法。将新方法应用于2010年8个节气日的32颗GPS在轨卫星钟差分形维计算,并选取Block IIA、IIR和IIR\|M各2颗卫星进行钟差插值精度比较。结果表明,分形维可作为定量描述卫星钟差动力学特征的不变量指标;分形插值算法优于三次样条和切比雪夫算法,可以满足快速与高采样率精密卫星钟差应用需求。     

一种新的红外烟幕遮蔽效果时域特性评估方法

提出了基于分形特征和Aitkin插值技术的烟幕遮蔽效果时域特性评价的方法,计算了目标热像区域的分数维和分形拟合误差,采用了Aitkin插值技术来获得烟幕场遮蔽效果的时域特性。