2015年  4卷  第2期

综述
摘要:
在建筑密集的城区复杂场景中,高分辨率SAR影像中存在严重的叠掩效应,影像解译的难度加大.SAR层析成像可以分离单个分辨单元内混叠的散射体目标,并且获取各个散射体的3维位置和后向散射强度.该文首先论述了3维SAR层析成像的基本原理,针对传统谱估计法获得的高程向分辨率较低的问题,综述了压缩感知方法在城区3维SAR层析成像中的应用,以基追踪和双步迭代收缩阈值法为例,开展了TerraSAR-X聚束模式数据实验,并与传统的奇异值阈值法进行了对比分析.研究结果表明压缩感知方法的高程向超分辨率、旁瓣抑制优势明显,在城区SAR层析成像中具有广阔的应用前景. 在建筑密集的城区复杂场景中,高分辨率SAR影像中存在严重的叠掩效应,影像解译的难度加大.SAR层析成像可以分离单个分辨单元内混叠的散射体目标,并且获取各个散射体的3维位置和后向散射强度.该文首先论述了3维SAR层析成像的基本原理,针对传统谱估计法获得的高程向分辨率较低的问题,综述了压缩感知方法在城区3维SAR层析成像中的应用,以基追踪和双步迭代收缩阈值法为例,开展了TerraSAR-X聚束模式数据实验,并与传统的奇异值阈值法进行了对比分析.研究结果表明压缩感知方法的高程向超分辨率、旁瓣抑制优势明显,在城区SAR层析成像中具有广阔的应用前景.
摘要:
曲线合成孔径雷达(CLSAR)是当今雷达遥感研究的新领域,近年来针对CLSAR的研究多集中于3维点目标特征提取和曲线孔径设计。该文对已有的CLSAR 3维点目标特征提取算法和孔径设计方法进行了分类,在介绍基本原理的基础上,比较了各种方法的优缺点,阐述了其中的关键问题。最后对CLSAR目标3维成像与特征提取、曲线孔径设计的发展前景进行了展望。 曲线合成孔径雷达(CLSAR)是当今雷达遥感研究的新领域,近年来针对CLSAR的研究多集中于3维点目标特征提取和曲线孔径设计。该文对已有的CLSAR 3维点目标特征提取算法和孔径设计方法进行了分类,在介绍基本原理的基础上,比较了各种方法的优缺点,阐述了其中的关键问题。最后对CLSAR目标3维成像与特征提取、曲线孔径设计的发展前景进行了展望。
摘要:
MIMO雷达作为一种新体制雷达,具有诸多优点和广泛的应用领域,引起了国内外军事界和学术界的极大关注。空时自适应处理(STAP)主要目的为抑制地杂波,进行地面动目标显示(GMTI)。如今,这项技术又被进一步推广到MIMO雷达系统中,MIMO雷达STAP迅速成为国际雷达界的一个研究热点。该文详细阐述了MIMO- STAP的引入及重要意义,对杂波建模、杂波自由度(DOF)分析、降维(秩)处理、有源干扰与杂波的同时抑制、非均匀杂波环境处理等方面主要研究情况进行综述,并对未来MIMO-STAP技术的发展方向进行了展望。 MIMO雷达作为一种新体制雷达,具有诸多优点和广泛的应用领域,引起了国内外军事界和学术界的极大关注。空时自适应处理(STAP)主要目的为抑制地杂波,进行地面动目标显示(GMTI)。如今,这项技术又被进一步推广到MIMO雷达系统中,MIMO雷达STAP迅速成为国际雷达界的一个研究热点。该文详细阐述了MIMO- STAP的引入及重要意义,对杂波建模、杂波自由度(DOF)分析、降维(秩)处理、有源干扰与杂波的同时抑制、非均匀杂波环境处理等方面主要研究情况进行综述,并对未来MIMO-STAP技术的发展方向进行了展望。
论文
摘要:
自适应能量检测器(AED)是一种信号导向矢量完全未知时有效的检测器, 最早根据广义似然比(GLRT)准则得到。该文首先分析了AED一些重要特性。指出AED与根据Rao准则和Wald准则得到的检测器相同, 并得到了其精确的统计分布, 根据该统计分布进而较容易地推导出AED解析的检测概率(PD)和虚警概率(PFA)。其次利用AED设计了一种信号失配情形下的参数可调检测器。与现有的参数可调检测器相比, 新检测器对失配信号的检测具有更好的灵活度。此外, 对于匹配信号, 新检测器具有更高的检测概率。该可调检测器的这些功能通过调节两个标量参数实现, 两个参数被称为可调参数。 自适应能量检测器(AED)是一种信号导向矢量完全未知时有效的检测器, 最早根据广义似然比(GLRT)准则得到。该文首先分析了AED一些重要特性。指出AED与根据Rao准则和Wald准则得到的检测器相同, 并得到了其精确的统计分布, 根据该统计分布进而较容易地推导出AED解析的检测概率(PD)和虚警概率(PFA)。其次利用AED设计了一种信号失配情形下的参数可调检测器。与现有的参数可调检测器相比, 新检测器对失配信号的检测具有更好的灵活度。此外, 对于匹配信号, 新检测器具有更高的检测概率。该可调检测器的这些功能通过调节两个标量参数实现, 两个参数被称为可调参数。
摘要:
雷达有源空射诱饵(MALD)通过与目标协同伴飞,形成波束内的不可分辨多目标,引起接收回波混叠和观测耦合,导致测量偏差,致使常规跟踪处理失效。该文详细分析末制导有源诱饵的干扰形式及特性,推导了非理想采样条件下的不可分辨协同多目标信号模型。基于干扰存在性检测信息,结合干扰条件下的接收回波观测及其似然函数特征,采用粒子跟踪滤波直接对和差通道数据进行处理,利用粒子在状态空间中的传播和递推近似目标和诱饵的联合状态条件概率密度,有效绕开单个个体的观测提取、参数测量以及数据关联过程,实现了不可分辨目标与诱饵的联合跟踪,为后续利用状态以及航迹信息进行目标分选提供了条件。结合典型场景验证了方法的有效性。 雷达有源空射诱饵(MALD)通过与目标协同伴飞,形成波束内的不可分辨多目标,引起接收回波混叠和观测耦合,导致测量偏差,致使常规跟踪处理失效。该文详细分析末制导有源诱饵的干扰形式及特性,推导了非理想采样条件下的不可分辨协同多目标信号模型。基于干扰存在性检测信息,结合干扰条件下的接收回波观测及其似然函数特征,采用粒子跟踪滤波直接对和差通道数据进行处理,利用粒子在状态空间中的传播和递推近似目标和诱饵的联合状态条件概率密度,有效绕开单个个体的观测提取、参数测量以及数据关联过程,实现了不可分辨目标与诱饵的联合跟踪,为后续利用状态以及航迹信息进行目标分选提供了条件。结合典型场景验证了方法的有效性。
摘要:
该文提出一种基于柱面扫描近场成像的RCS(Radar Cross Section)测量新方法:以理想的各向同性点散射中心模型为核心假设,通过详细的理论推导给出了一种具有通用性的基于柱面扫描近场成像的RCS 测量方法。该方法先得到目标的3 维雷达散射图像,再通过这些等效理想散射中心的散射场叠加获得远处散射场进而给出目标的远场RCS 值。该方法不仅能得到被测目标的3 维雷达散射图像,还能获得一定立体角域的目标远场RCS。相比只能得到2 维雷达散射图以及2 维平面角域RCS 结果的圆迹扫描测试相比,该文所提的柱面扫描测试能得到更多的目标散射信息,具有较强的实用性。仿真结果验证了新方法的可靠性。 该文提出一种基于柱面扫描近场成像的RCS(Radar Cross Section)测量新方法:以理想的各向同性点散射中心模型为核心假设,通过详细的理论推导给出了一种具有通用性的基于柱面扫描近场成像的RCS 测量方法。该方法先得到目标的3 维雷达散射图像,再通过这些等效理想散射中心的散射场叠加获得远处散射场进而给出目标的远场RCS 值。该方法不仅能得到被测目标的3 维雷达散射图像,还能获得一定立体角域的目标远场RCS。相比只能得到2 维雷达散射图以及2 维平面角域RCS 结果的圆迹扫描测试相比,该文所提的柱面扫描测试能得到更多的目标散射信息,具有较强的实用性。仿真结果验证了新方法的可靠性。
摘要:
针对短时小样本条件下相干信号的波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计问题,该文提出了一种基于相干积累矩阵重构的快速解相干方法。首先利用相干积累技术对阵列接收快拍进行处理,得到累积快拍矢量,提高了数据信噪比。再依据累积快拍矢量的结构特点构造一个非降维等效协方差矩阵,理论分析可知,该矩阵的秩仅与信源个数相等,与信号间相关性无关,即实现了相干信源完全解相干。相较于空间平滑类算法,该方法避免了阵列孔径损失,估计精度高、计算量小。仿真结果验证了算法的有效性。 针对短时小样本条件下相干信号的波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计问题,该文提出了一种基于相干积累矩阵重构的快速解相干方法。首先利用相干积累技术对阵列接收快拍进行处理,得到累积快拍矢量,提高了数据信噪比。再依据累积快拍矢量的结构特点构造一个非降维等效协方差矩阵,理论分析可知,该矩阵的秩仅与信源个数相等,与信号间相关性无关,即实现了相干信源完全解相干。相较于空间平滑类算法,该方法避免了阵列孔径损失,估计精度高、计算量小。仿真结果验证了算法的有效性。
摘要:
从脉冲超宽带(PPM-UWB)信号解调的角度, 该文探讨了PPM-UWB带通欠采样信号处理的信号重建算法, 并将零化滤波算法和ESPRIT算法进行了仿真对比。ESPRIT算法与零化滤波算法相比需要的最小带宽要求较大, 但是在同等带宽条件下, ESPRIT算法具有更好的抗噪声性能。 从脉冲超宽带(PPM-UWB)信号解调的角度, 该文探讨了PPM-UWB带通欠采样信号处理的信号重建算法, 并将零化滤波算法和ESPRIT算法进行了仿真对比。ESPRIT算法与零化滤波算法相比需要的最小带宽要求较大, 但是在同等带宽条件下, ESPRIT算法具有更好的抗噪声性能。
摘要:
针对多径环境下传统Capon 波束形成器性能下降的问题,该文首先分析了期望信号对消的原因:对应期望信号和多径干扰的阵列输出间的相位差始终在 附近变化。然后利用反对角单位阵构造新的阵列接收数据协方差矩阵和导向矢量,并根据最小方差无畸变(MVDR)准则求取最优加权矢量进行阵列输出。该算法无需估计多径和非相关干扰信号的来向,且可以通过调整选取的阵元个数获得更优的阵列输出性能。仿真实验表明该文算法的性能优于传统Capon 和多径信号接收类算法。 针对多径环境下传统Capon 波束形成器性能下降的问题,该文首先分析了期望信号对消的原因:对应期望信号和多径干扰的阵列输出间的相位差始终在 附近变化。然后利用反对角单位阵构造新的阵列接收数据协方差矩阵和导向矢量,并根据最小方差无畸变(MVDR)准则求取最优加权矢量进行阵列输出。该算法无需估计多径和非相关干扰信号的来向,且可以通过调整选取的阵元个数获得更优的阵列输出性能。仿真实验表明该文算法的性能优于传统Capon 和多径信号接收类算法。
摘要:
该文提出了一种基于距离向脉冲压缩体制的机载条带SAR重叠子孔径(OSA)实时成像算法,可直接应用于未采用去斜接收技术的条带机载SAR实时成像处理系统。该算法在距离向采用脉冲压缩技术、方位向采用OSA信号处理方法,能够在成像过程中完成距离徙动校正并消除空变相位误差,得到条带模式下的高分辨率图像。首先分析了条带模式SAR几何关系,然后在脉冲压缩体制下建立了回波模型并对成像流程进行了详细的数学推导,最后对运算量、存储量与成像范围进行了计算分析,对点目标数据进行了仿真,利用实时处理平台对原始数据进行了成像,验证了算法的高时效性。 该文提出了一种基于距离向脉冲压缩体制的机载条带SAR重叠子孔径(OSA)实时成像算法,可直接应用于未采用去斜接收技术的条带机载SAR实时成像处理系统。该算法在距离向采用脉冲压缩技术、方位向采用OSA信号处理方法,能够在成像过程中完成距离徙动校正并消除空变相位误差,得到条带模式下的高分辨率图像。首先分析了条带模式SAR几何关系,然后在脉冲压缩体制下建立了回波模型并对成像流程进行了详细的数学推导,最后对运算量、存储量与成像范围进行了计算分析,对点目标数据进行了仿真,利用实时处理平台对原始数据进行了成像,验证了算法的高时效性。
摘要:
多波段SAR 是SAR 技术发展的一个重要方向,不同波段SAR 图像之间的精确配准是综合利用多波段SAR 图像信息的前提。运动测量系统的误差(即残余运动)是影响图像配准的重要误差来源之一。针对这一问题,该文研究了残余运动误差对SAR 成像几何定位的影响,在此基础上定量分析了残余运动与机载多波段SAR 图像配准精度之间的关系,并通过仿真验证了理论分析的正确性。 多波段SAR 是SAR 技术发展的一个重要方向,不同波段SAR 图像之间的精确配准是综合利用多波段SAR 图像信息的前提。运动测量系统的误差(即残余运动)是影响图像配准的重要误差来源之一。针对这一问题,该文研究了残余运动误差对SAR 成像几何定位的影响,在此基础上定量分析了残余运动与机载多波段SAR 图像配准精度之间的关系,并通过仿真验证了理论分析的正确性。
太赫兹雷达技术专题论文
摘要:
太赫兹高分辨率雷达杂波特性是太赫兹雷达检测技术的基础,该文分析了传统杂波概率统计模型及其相应的参数估计方法,在此基础上,利用研制的太赫兹高分辨率雷达进行了杂波测量实验,并对实测数据进行了分析与检验。实验结果表明,G0 分布模型对太赫兹频段杂波的统计特性拟合度最优。 太赫兹高分辨率雷达杂波特性是太赫兹雷达检测技术的基础,该文分析了传统杂波概率统计模型及其相应的参数估计方法,在此基础上,利用研制的太赫兹高分辨率雷达进行了杂波测量实验,并对实测数据进行了分析与检验。实验结果表明,G0 分布模型对太赫兹频段杂波的统计特性拟合度最优。
摘要:
该文在太赫兹时域雷达基础上,通过改进后的后向投影(BP)算法对多种模型进行了系统的成像研究,验证了散射太赫兹时域信号的成像机制.成像结果显示实验实现了分辨6mm的空间间隔;同时理论计算证明太赫兹时域雷达具有0.125mm的横向和0.125mm的纵向分辨率潜力.该文还对后向投影算法所产生的环形中心增强现象进行了分析讨论,并讨论了成像背景圆环的原因与抑制方法. 该文在太赫兹时域雷达基础上,通过改进后的后向投影(BP)算法对多种模型进行了系统的成像研究,验证了散射太赫兹时域信号的成像机制.成像结果显示实验实现了分辨6mm的空间间隔;同时理论计算证明太赫兹时域雷达具有0.125mm的横向和0.125mm的纵向分辨率潜力.该文还对后向投影算法所产生的环形中心增强现象进行了分析讨论,并讨论了成像背景圆环的原因与抑制方法.
摘要:
视频合成孔径雷达(Video Synthetic Aperture Radar, ViSAR)具有成像帧速快、分辨率高等优点,对近距运动目标的精细侦查和定位有迫切应用需求.相比微波段SAR成像系统,ViSAR载波波长短,平台的微小振动会引起回波信号相位的显著变化,常常导致图像无法聚焦,使得ViSAR在实际应用中受到限制,因此有必要开展ViSAR运动误差分析及其补偿技术的研究.该文分析结果表明,载机平台在飞行方向的振动和在斜距方向的低频振动对成像结果影响较小,而在斜距方向的高频振动对成像结果影响较大,要求补偿精度较高.鉴于ViSAR运动补偿的特殊性,该文提出一种运动补偿方案,可以满足ViSAR成像中的补偿精度要求,最后通过ViSAR成像仿真实验初步验证了理论分析的正确性和运动补偿方案的有效性. 视频合成孔径雷达(Video Synthetic Aperture Radar, ViSAR)具有成像帧速快、分辨率高等优点,对近距运动目标的精细侦查和定位有迫切应用需求.相比微波段SAR成像系统,ViSAR载波波长短,平台的微小振动会引起回波信号相位的显著变化,常常导致图像无法聚焦,使得ViSAR在实际应用中受到限制,因此有必要开展ViSAR运动误差分析及其补偿技术的研究.该文分析结果表明,载机平台在飞行方向的振动和在斜距方向的低频振动对成像结果影响较小,而在斜距方向的高频振动对成像结果影响较大,要求补偿精度较高.鉴于ViSAR运动补偿的特殊性,该文提出一种运动补偿方案,可以满足ViSAR成像中的补偿精度要求,最后通过ViSAR成像仿真实验初步验证了理论分析的正确性和运动补偿方案的有效性.