2014年  3卷  第5期

论文
摘要:
分类识别技术是雷达当今和未来发展的重要需求,也是雷达的关键技术之一。目前研究较多的是基于宽带信号的目标识别,对雷达系统和目标信噪比具有较高的要求,且对角度非常敏感。针对低分辨机载雷达工作在下视模式下,慢速飞行目标和地面运动目标由于具有相似的多普勒速度和雷达散射截面(RCS),使得其对机载雷达慢速飞行目标检测、跟踪和识别形成干扰,该文提出了一种基于窄带分形和相位调制特征的机载雷达空地运动目标分类识别算法。文中以实测试飞数据进行分析验证,以支持向量机(SVM)为分类器,试验结果表明,该方法能对机载雷达直升机、汽车运动目标进行有效分类识别,当SNR 15 dB 时,平均分类识别率在89%以上。 分类识别技术是雷达当今和未来发展的重要需求,也是雷达的关键技术之一。目前研究较多的是基于宽带信号的目标识别,对雷达系统和目标信噪比具有较高的要求,且对角度非常敏感。针对低分辨机载雷达工作在下视模式下,慢速飞行目标和地面运动目标由于具有相似的多普勒速度和雷达散射截面(RCS),使得其对机载雷达慢速飞行目标检测、跟踪和识别形成干扰,该文提出了一种基于窄带分形和相位调制特征的机载雷达空地运动目标分类识别算法。文中以实测试飞数据进行分析验证,以支持向量机(SVM)为分类器,试验结果表明,该方法能对机载雷达直升机、汽车运动目标进行有效分类识别,当SNR 15 dB 时,平均分类识别率在89%以上。
摘要:
弹道目标微动叠加在弹道高速平动基础上,为了获得目标的微多普勒信息,需要对平动进行补偿。该文提出了一种基于延迟共轭相乘的平动参数估计方法,该方法通过延迟共轭相乘保留平动信息而消除微动的影响,并将平动参数估计问题转换为多项式相位信号参数估计问题,实现了平动参数的估计。仿真结果表明,所提算法能够在较低信噪比下实现平动参数的高精度补偿。 弹道目标微动叠加在弹道高速平动基础上,为了获得目标的微多普勒信息,需要对平动进行补偿。该文提出了一种基于延迟共轭相乘的平动参数估计方法,该方法通过延迟共轭相乘保留平动信息而消除微动的影响,并将平动参数估计问题转换为多项式相位信号参数估计问题,实现了平动参数的估计。仿真结果表明,所提算法能够在较低信噪比下实现平动参数的高精度补偿。
摘要:
目标运动参数估计精度是衡量雷达探测系统性能的重要指标。该文为解决目标运动参数的估计问题,建立了运动目标回波模型,在利用分数阶傅里叶变换(FRFT)估计加速度的过程中采用数据融合提高估计精度,在估计出加速度的基础上通过Keystone 变换和速度模糊通道解决距离走动(RCM)和多普勒模糊问题。仿真实验表明算法在估计精度和计算量上具有优势,并且对白噪声具有较好的鲁棒性。 目标运动参数估计精度是衡量雷达探测系统性能的重要指标。该文为解决目标运动参数的估计问题,建立了运动目标回波模型,在利用分数阶傅里叶变换(FRFT)估计加速度的过程中采用数据融合提高估计精度,在估计出加速度的基础上通过Keystone 变换和速度模糊通道解决距离走动(RCM)和多普勒模糊问题。仿真实验表明算法在估计精度和计算量上具有优势,并且对白噪声具有较好的鲁棒性。
摘要:
阵列误差一直是空间谱估计理论实际应用的一个主要瓶颈。该文提出了一种新的阵列误差自校正方法,结合有源校正与在线自校正理论和方法,通过利用一个空间位置方位不需要精确可知的辅助信号源,利用优化算法完成信号源角度以及阵列复增益误差的联合估计,然后将估计的阵列误差参数应用到其后的空间谱估计中。这种自校正算法具有准确度高的优点,并且属于离线算法,一方面避免了传统的有源校正方法对辅助源位置方位精度的严格要求,同时避免了在线自校正算法的大计算量,可以应用到实际空间谱估计中。 阵列误差一直是空间谱估计理论实际应用的一个主要瓶颈。该文提出了一种新的阵列误差自校正方法,结合有源校正与在线自校正理论和方法,通过利用一个空间位置方位不需要精确可知的辅助信号源,利用优化算法完成信号源角度以及阵列复增益误差的联合估计,然后将估计的阵列误差参数应用到其后的空间谱估计中。这种自校正算法具有准确度高的优点,并且属于离线算法,一方面避免了传统的有源校正方法对辅助源位置方位精度的严格要求,同时避免了在线自校正算法的大计算量,可以应用到实际空间谱估计中。
摘要:
零记忆非线性变换(ZMNL)法和球不变随机过程(SIRP)法是模拟K 分布杂波的两种常用方法。针对传统ZMNL 方法中形状参数(半)整数化所导致的杂波模拟偏差问题,该文提出采用增加Gamma 分布生成支路的方法进行改进,改进后的方法能够模拟任意形状参数的K 分布杂波;针对传统SIRP 方法运算量较大的问题,给出了一种改进的调制变量产生方法,该方法能够避免求解非线性方程,极大地降低了运算量,提高了仿真速度。仿真结果验证了改进方法的有效性。 零记忆非线性变换(ZMNL)法和球不变随机过程(SIRP)法是模拟K 分布杂波的两种常用方法。针对传统ZMNL 方法中形状参数(半)整数化所导致的杂波模拟偏差问题,该文提出采用增加Gamma 分布生成支路的方法进行改进,改进后的方法能够模拟任意形状参数的K 分布杂波;针对传统SIRP 方法运算量较大的问题,给出了一种改进的调制变量产生方法,该方法能够避免求解非线性方程,极大地降低了运算量,提高了仿真速度。仿真结果验证了改进方法的有效性。
摘要:
雷达关联成像是一种新的凝视高分辨率成像方法。该文针对参数化关联成像方法,建立了噪声条件下雷达关联成像模型,推导了噪声条件下关联成像理论误差限,分析了估计误差的影响因素。采用稀疏重构算法对不同参数条件下的雷达关联成像进行数值模拟,讨论了噪声条件下信号带宽、阵列构型、成像单元尺寸以及目标复杂度对成像误差的影响。研究结果为雷达关联成像系统的参数选取和信噪比要求提供了理论参考。 雷达关联成像是一种新的凝视高分辨率成像方法。该文针对参数化关联成像方法,建立了噪声条件下雷达关联成像模型,推导了噪声条件下关联成像理论误差限,分析了估计误差的影响因素。采用稀疏重构算法对不同参数条件下的雷达关联成像进行数值模拟,讨论了噪声条件下信号带宽、阵列构型、成像单元尺寸以及目标复杂度对成像误差的影响。研究结果为雷达关联成像系统的参数选取和信噪比要求提供了理论参考。
摘要:
基于OFDM 共享信号的雷达通信一体化系统具有较高的峰均功率比,由于编码率的限制,采用格雷序列编码抑制系统峰均功率比(PAPR)的算法只适合应用于子载波数较少的场合。针对子载波数较多的系统,该文提出一种利用分组并行格雷编码结合系数加权优化的PAPR 抑制算法,通过将输入比特流分为若干组并行比特,分别进行格雷序列编码、数据符号调制以及逆傅里叶变换,将结果合并就可以得到一个OFDM 符号。在合并之前对每一组引入若干加权系数,这样就构成了多个可供选择的OFDM 符号,通过选择具有最小PAPR 值的OFDM 符号作为发射信号,实现系统PAPR 抑制。最后,仿真了3 种不同分组方案下PAPR 抑制能力、通信误码率以及雷达宽带模糊函数,仿真结果表明,该算法可有效抑制系统PAPR,降低系统误码率,其雷达宽带模糊函数仍为近似图钉型,具有良好的距离和速度分辨能力以及测距、测速精度。 基于OFDM 共享信号的雷达通信一体化系统具有较高的峰均功率比,由于编码率的限制,采用格雷序列编码抑制系统峰均功率比(PAPR)的算法只适合应用于子载波数较少的场合。针对子载波数较多的系统,该文提出一种利用分组并行格雷编码结合系数加权优化的PAPR 抑制算法,通过将输入比特流分为若干组并行比特,分别进行格雷序列编码、数据符号调制以及逆傅里叶变换,将结果合并就可以得到一个OFDM 符号。在合并之前对每一组引入若干加权系数,这样就构成了多个可供选择的OFDM 符号,通过选择具有最小PAPR 值的OFDM 符号作为发射信号,实现系统PAPR 抑制。最后,仿真了3 种不同分组方案下PAPR 抑制能力、通信误码率以及雷达宽带模糊函数,仿真结果表明,该算法可有效抑制系统PAPR,降低系统误码率,其雷达宽带模糊函数仍为近似图钉型,具有良好的距离和速度分辨能力以及测距、测速精度。
SAR专题论文
摘要:
强的墙体直达波严重干扰了穿墙成像雷达的目标信号,而采用稀疏阵列天线的穿墙雷达,由于通道数少使得基于单次快拍数据分离目标和干扰信号难度更大。该文根据实际通道每次收发获取的距离像存在微弱起伏的现象,提出一种采用单通道多次快拍数据建立观察矩阵,并使用独立分量分析分离直达波与目标信号的方法。仿真及实测数据处理结果表明,在低信杂比(-30 dB)的条件下,该方法仍可有效分离目标和干扰成分,达到较好的直达波抑制效果。 强的墙体直达波严重干扰了穿墙成像雷达的目标信号,而采用稀疏阵列天线的穿墙雷达,由于通道数少使得基于单次快拍数据分离目标和干扰信号难度更大。该文根据实际通道每次收发获取的距离像存在微弱起伏的现象,提出一种采用单通道多次快拍数据建立观察矩阵,并使用独立分量分析分离直达波与目标信号的方法。仿真及实测数据处理结果表明,在低信杂比(-30 dB)的条件下,该方法仍可有效分离目标和干扰成分,达到较好的直达波抑制效果。
摘要:
方位多通道技术是合成孔径雷达(SAR)实现高分宽测的手段之一。在多通道系统中通道失配是不可避免的,这会导致SAR 图像模糊。已有的通道失配校正方法大多依赖于系统参数以及场景内容。参数的不确定性将会大大降低校正算法的稳定性。该文提出了一种改进的通道失配校正方法,根据失配产生的原因,将通道失配分为距离增益误差、脉冲采样时钟误差和传输相位误差3 项。前两项误差通过交替估计进行补偿,而传输相位误差则通过代价函数给予估计。该方法对成像场景的依赖较小,基于机载多通道验证平台实测数据的实验验证了该方法的有效性。 方位多通道技术是合成孔径雷达(SAR)实现高分宽测的手段之一。在多通道系统中通道失配是不可避免的,这会导致SAR 图像模糊。已有的通道失配校正方法大多依赖于系统参数以及场景内容。参数的不确定性将会大大降低校正算法的稳定性。该文提出了一种改进的通道失配校正方法,根据失配产生的原因,将通道失配分为距离增益误差、脉冲采样时钟误差和传输相位误差3 项。前两项误差通过交替估计进行补偿,而传输相位误差则通过代价函数给予估计。该方法对成像场景的依赖较小,基于机载多通道验证平台实测数据的实验验证了该方法的有效性。
摘要:
该文研究机场复合场景SAR 原始数据模拟方法,建立了机场复合场景SAR 散射回波信号模型,在同一参考时间窗下对不同的目标分别进行SAR 原始回波数据生成,并通过矢量叠加得到机场复合场景的SAR 原始回波数据。文中对驻泊飞机目标与机场背景、建筑物与机场背景的多径散射效应和遮挡效应进行了分析,结合各自散射特性建立了耦合散射模型和SAR 原始信号模型,给出了场景SAR 原始数据生成计算流程。SAR 原始回波数据仿真和成像结果验证了模拟方法的正确性。 该文研究机场复合场景SAR 原始数据模拟方法,建立了机场复合场景SAR 散射回波信号模型,在同一参考时间窗下对不同的目标分别进行SAR 原始回波数据生成,并通过矢量叠加得到机场复合场景的SAR 原始回波数据。文中对驻泊飞机目标与机场背景、建筑物与机场背景的多径散射效应和遮挡效应进行了分析,结合各自散射特性建立了耦合散射模型和SAR 原始信号模型,给出了场景SAR 原始数据生成计算流程。SAR 原始回波数据仿真和成像结果验证了模拟方法的正确性。
摘要:
该文首先考察了当极化SAR 方位向与农作物种植行向不一致时,入射电磁波到地表、农作物的二次散射与一般二次散射的区别。其次,为描述这种二次散射,建立了有取向的二面角散射模型,并将该模型引入到Freeman-Durden 目标分解中,设计了相应的目标分解算法。最后,选取同一农作物种植区两种航迹的机载全极化SAR 数据实现了该分解算法。实验结果证明,对于农作物种植区,改进后的Freeman-Durden 分解能提升不同航迹下的极化SAR 数据目标分解的一致性。 该文首先考察了当极化SAR 方位向与农作物种植行向不一致时,入射电磁波到地表、农作物的二次散射与一般二次散射的区别。其次,为描述这种二次散射,建立了有取向的二面角散射模型,并将该模型引入到Freeman-Durden 目标分解中,设计了相应的目标分解算法。最后,选取同一农作物种植区两种航迹的机载全极化SAR 数据实现了该分解算法。实验结果证明,对于农作物种植区,改进后的Freeman-Durden 分解能提升不同航迹下的极化SAR 数据目标分解的一致性。
摘要:
目前,SAR正在向体积小、重量轻、功耗低的方向发展,由于受气流的影响,微小型SAR平台极易偏离理想航迹,大幅运动误差造成SAR图像质量严重下降,因此在微小型SAR成像处理过程中对运动误差的精确补偿十分重要。运动误差会造成包络误差和相位误差,传统运动补偿算法往往忽略包络误差的空变性,但是当运动误差幅度过大时空变的包络误差会对成像质量造成严重影响。该文提出与频分子孔径运动补偿算法相结合的包络误差校正方法,该方法消除了空变包络误差的影响,从而改善了成像质量。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。 目前,SAR正在向体积小、重量轻、功耗低的方向发展,由于受气流的影响,微小型SAR平台极易偏离理想航迹,大幅运动误差造成SAR图像质量严重下降,因此在微小型SAR成像处理过程中对运动误差的精确补偿十分重要。运动误差会造成包络误差和相位误差,传统运动补偿算法往往忽略包络误差的空变性,但是当运动误差幅度过大时空变的包络误差会对成像质量造成严重影响。该文提出与频分子孔径运动补偿算法相结合的包络误差校正方法,该方法消除了空变包络误差的影响,从而改善了成像质量。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。
摘要:
该文研究了单探测器和顺轨双探测器机载合成孔径激光雷达在振动条件下的成像处理问题。根据平台振动在短时间内对成像影响小的特点,基于单探测器激光雷达研究了子孔径成像与相位梯度自聚焦相结合的成像处理方法。为获得方位向长条带图像,分别使用了条带相位梯度自聚焦方法和基于多普勒中心频率估计的子孔径图像拼接方法,并分析比较了二者的性能。针对单探测器激光雷达的不足,提出了基于顺轨双探测器干涉处理的振动相位误差估计与补偿方法。仿真分析结果验证了该文方法的有效性。 该文研究了单探测器和顺轨双探测器机载合成孔径激光雷达在振动条件下的成像处理问题。根据平台振动在短时间内对成像影响小的特点,基于单探测器激光雷达研究了子孔径成像与相位梯度自聚焦相结合的成像处理方法。为获得方位向长条带图像,分别使用了条带相位梯度自聚焦方法和基于多普勒中心频率估计的子孔径图像拼接方法,并分析比较了二者的性能。针对单探测器激光雷达的不足,提出了基于顺轨双探测器干涉处理的振动相位误差估计与补偿方法。仿真分析结果验证了该文方法的有效性。
综述
摘要:
高速数字处理器技术与微波固态功率放大器技术的发展使得现代雷达系统采用更加灵活的波形设计变得可行。事实上,波形的选择对雷达系统的整体性能有着巨大的影响。该文回顾了传统的雷达波形设计技术,阐述了包括基于小波波形在内的针对新一代雷达设计的波形,并且分析了新一代雷达波形设计技术如何支持更加灵活多变的应用。该文尝试展示一个这样的事实,为了改善检测性能,雷达波形设计在针对特殊的用途(包括雷达测距和测速)中变得更加重要,从而改进雷达系统的性能和应用范围。 高速数字处理器技术与微波固态功率放大器技术的发展使得现代雷达系统采用更加灵活的波形设计变得可行。事实上,波形的选择对雷达系统的整体性能有着巨大的影响。该文回顾了传统的雷达波形设计技术,阐述了包括基于小波波形在内的针对新一代雷达设计的波形,并且分析了新一代雷达波形设计技术如何支持更加灵活多变的应用。该文尝试展示一个这样的事实,为了改善检测性能,雷达波形设计在针对特殊的用途(包括雷达测距和测速)中变得更加重要,从而改进雷达系统的性能和应用范围。