2017年  6卷  第4期

论文
摘要:
由于距离-多普勒耦合效应的存在,线性调频信号易受到转发移频干扰,利用该原理产生的导前假目标具有诸多与真实目标相似的特性,传统的前沿跟踪等手段难以剔除,对雷达威胁很大。该文在剖析移频导前假目标产生的基本原理基础上,分析了假目标的特性,指出了导致真假目标难以分辨的内在原理及现有方法的不足。同时针对干扰信号难以鉴别的难点,利用干扰信号不可避免的转发延迟,分析经过匹配滤波处理后估计获得的到达时间与其实际到达时间之间的差异,进而提出了一种对移频转发形成的导前假目标鉴别方法并分析了这种方法的性能。最后通过相应的仿真实验验证了该方法的有效性。 由于距离-多普勒耦合效应的存在,线性调频信号易受到转发移频干扰,利用该原理产生的导前假目标具有诸多与真实目标相似的特性,传统的前沿跟踪等手段难以剔除,对雷达威胁很大。该文在剖析移频导前假目标产生的基本原理基础上,分析了假目标的特性,指出了导致真假目标难以分辨的内在原理及现有方法的不足。同时针对干扰信号难以鉴别的难点,利用干扰信号不可避免的转发延迟,分析经过匹配滤波处理后估计获得的到达时间与其实际到达时间之间的差异,进而提出了一种对移频转发形成的导前假目标鉴别方法并分析了这种方法的性能。最后通过相应的仿真实验验证了该方法的有效性。
摘要:
分布式孔径相参合成雷达通过多雷达发射电磁波空间功率合成,实现远距离大威力探测;通过多雷达空域扩展,实现目标角度高精度测量。分布式孔径相参合成雷达具有生存能力强、效费比高、角分辨率高、扩展性强、实现性好等技术优势。该文首先对无方向性多点辐射源联合天线增益进行了分析,给出了理论推导和仿真分析;然后建立分布式阵列几何模型,分别分析了联合天线方向图和联合天线增益,得出了联合天线增益近似等于单元雷达数目与单元雷达增益乘积的结论;最后,利用HFSS软件进行了联合天线增益仿真,进一步验证了联合天线增益分析结论。 分布式孔径相参合成雷达通过多雷达发射电磁波空间功率合成,实现远距离大威力探测;通过多雷达空域扩展,实现目标角度高精度测量。分布式孔径相参合成雷达具有生存能力强、效费比高、角分辨率高、扩展性强、实现性好等技术优势。该文首先对无方向性多点辐射源联合天线增益进行了分析,给出了理论推导和仿真分析;然后建立分布式阵列几何模型,分别分析了联合天线方向图和联合天线增益,得出了联合天线增益近似等于单元雷达数目与单元雷达增益乘积的结论;最后,利用HFSS软件进行了联合天线增益仿真,进一步验证了联合天线增益分析结论。
摘要:
为了获得精确的极化散射矩阵测量结果,同时全极化测量体制雷达对发射信号的正交性能提出了很高要求。传统的设计方法得到的正交多相编码波形正交性能受码长的限制,同时对多普勒频移比较敏感。该文提出一种具有较好多普勒容限的正交多相编码波形优化设计方法,针对目标匀速和匀加速运动状态,考虑波形的峰值旁瓣比和波形隔离度等指标,将波形设计问题转化为非线性优化问题,利用遗传算法进行求解。仿真结果表明,相比于Deng, Khan等人提出的编码,该文设计的正交多相编码波形具有更好的多普勒容限,同时峰值旁瓣比和正交性能提升约为1.5~2 dB,能够提高同时全极化测量体制雷达的测量精度。 为了获得精确的极化散射矩阵测量结果,同时全极化测量体制雷达对发射信号的正交性能提出了很高要求。传统的设计方法得到的正交多相编码波形正交性能受码长的限制,同时对多普勒频移比较敏感。该文提出一种具有较好多普勒容限的正交多相编码波形优化设计方法,针对目标匀速和匀加速运动状态,考虑波形的峰值旁瓣比和波形隔离度等指标,将波形设计问题转化为非线性优化问题,利用遗传算法进行求解。仿真结果表明,相比于Deng, Khan等人提出的编码,该文设计的正交多相编码波形具有更好的多普勒容限,同时峰值旁瓣比和正交性能提升约为1.5~2 dB,能够提高同时全极化测量体制雷达的测量精度。
摘要:
To investigate the problems of the large grayscale difference between infrared and Synthetic Aperture Radar (SAR) images and their fusion image not being fit for human visual perception, we propose a fusion method for SAR and infrared images in the complex contourlet domain based on joint sparse representation. First, we perform complex contourlet decomposition of the infrared and SAR images. Then, we employ the K-Singular Value Decomposition (K-SVD) method to obtain an over-complete dictionary of the low-frequency components of the two source images. Using a joint sparse representation model, we then generate a joint dictionary. We obtain the sparse representation coefficients of the low-frequency components of the source images in the joint dictionary by the Orthogonal Matching Pursuit (OMP) method and select them using the selection maximization strategy. We then reconstruct these components to obtain the fused low-frequency components and fuse the high-frequency components using two criteria——the coefficient of visual sensitivity and the degree of energy matching. Finally, we obtain the fusion image by the inverse complex contourlet transform. Compared with the three classical fusion methods and recently presented fusion methods, e.g., that based on the Non-Subsampled Contourlet Transform (NSCT) and another based on sparse representation, the method we propose in this paper can effectively highlight the salient features of the two source images and inherit their information to the greatest extent. To investigate the problems of the large grayscale difference between infrared and Synthetic Aperture Radar (SAR) images and their fusion image not being fit for human visual perception, we propose a fusion method for SAR and infrared images in the complex contourlet domain based on joint sparse representation. First, we perform complex contourlet decomposition of the infrared and SAR images. Then, we employ the K-Singular Value Decomposition (K-SVD) method to obtain an over-complete dictionary of the low-frequency components of the two source images. Using a joint sparse representation model, we then generate a joint dictionary. We obtain the sparse representation coefficients of the low-frequency components of the source images in the joint dictionary by the Orthogonal Matching Pursuit (OMP) method and select them using the selection maximization strategy. We then reconstruct these components to obtain the fused low-frequency components and fuse the high-frequency components using two criteria——the coefficient of visual sensitivity and the degree of energy matching. Finally, we obtain the fusion image by the inverse complex contourlet transform. Compared with the three classical fusion methods and recently presented fusion methods, e.g., that based on the Non-Subsampled Contourlet Transform (NSCT) and another based on sparse representation, the method we propose in this paper can effectively highlight the salient features of the two source images and inherit their information to the greatest extent.
摘要:
该文提出一种对SAR-GMTI的遮蔽干扰方法。该方法将截获的SAR信号进行间歇采样并对其运动调制后转发出去,利用运动调制效应在方位向上产生展宽和间歇采样转发在距离向上产生周期延拓的多假目标,二者结合形成灵巧遮蔽干扰效果,且干扰经多通道对消后无法被对消。此干扰独特之处在于能够将干扰能量仅出现在需要遮盖的运动目标上,从而更有效地利用了干扰能量。以三通道干涉对消为例着重分析了该方法对多通道GMTI的干扰原理。仿真实验证明了此干扰方法的正确性和有效性。 该文提出一种对SAR-GMTI的遮蔽干扰方法。该方法将截获的SAR信号进行间歇采样并对其运动调制后转发出去,利用运动调制效应在方位向上产生展宽和间歇采样转发在距离向上产生周期延拓的多假目标,二者结合形成灵巧遮蔽干扰效果,且干扰经多通道对消后无法被对消。此干扰独特之处在于能够将干扰能量仅出现在需要遮盖的运动目标上,从而更有效地利用了干扰能量。以三通道干涉对消为例着重分析了该方法对多通道GMTI的干扰原理。仿真实验证明了此干扰方法的正确性和有效性。
高分辨率宽测绘带星载SAR技术专题
摘要:
当前高分辨率合成孔径雷达对成像算法以及计算能力都提出了巨大挑战,滑动聚束是实现高分辨率的一种重要模式,它能够同时兼顾高分辨率和方位向宽测绘带。在滑动聚束模式下,受轨道弯曲、调频率时变等影响,传统的频域成像算法的聚焦性能会下降,为突破这种局限性,该文采用BP(Back-Projection)算法进行精确成像,并针对BP算法O(N3)的高计算复杂度提出了一种基于CPU/GPU异构计算平台的高效并行算法,充分利用了计算机的计算资源,提高了成像效率,其中调度线程的设计,也提高了成像的灵活性。 当前高分辨率合成孔径雷达对成像算法以及计算能力都提出了巨大挑战,滑动聚束是实现高分辨率的一种重要模式,它能够同时兼顾高分辨率和方位向宽测绘带。在滑动聚束模式下,受轨道弯曲、调频率时变等影响,传统的频域成像算法的聚焦性能会下降,为突破这种局限性,该文采用BP(Back-Projection)算法进行精确成像,并针对BP算法O(N3)的高计算复杂度提出了一种基于CPU/GPU异构计算平台的高效并行算法,充分利用了计算机的计算资源,提高了成像效率,其中调度线程的设计,也提高了成像的灵活性。
摘要:
为了提升星载合成孔径雷达(SAR)的高分宽幅成像能力,该文提出一种基于短偏移正交(STSO)波形的多发多收合成孔径雷达(MIMO SAR)处理方案。基于俯仰向的多波束数字波束形成技术,混合回波信号中的STSO波形能够得到有效分离。根据对MIMO SAR成像几何模型和天线结构的分析,采用修正的方位向多通道重构矩阵对分离信号进行处理,得到的重构数据可利用传统SAR成像算法进行成像。仿真实验证明,该处理方案能够有效抑制短偏移正交波形之间的相互干扰,并具有较好的成像性能。 为了提升星载合成孔径雷达(SAR)的高分宽幅成像能力,该文提出一种基于短偏移正交(STSO)波形的多发多收合成孔径雷达(MIMO SAR)处理方案。基于俯仰向的多波束数字波束形成技术,混合回波信号中的STSO波形能够得到有效分离。根据对MIMO SAR成像几何模型和天线结构的分析,采用修正的方位向多通道重构矩阵对分离信号进行处理,得到的重构数据可利用传统SAR成像算法进行成像。仿真实验证明,该处理方案能够有效抑制短偏移正交波形之间的相互干扰,并具有较好的成像性能。
摘要:
双基星载高分辨率宽测绘带SAR系统(HRWS-SAR)的方位向信号普遍为非均匀采样,重构其均匀采样信号或多普勒频谱是成像处理的关键步骤。该文将方位照射时间内时变的发射接收距离比近似为常数,利用双基系统与单基系统方位向通道间传递函数的等效关系,建立了一般双基构型星载HRWS-SAR系统的方位向信号模型,进而给出了方位向信号重构的矩阵求逆算法及重构性能指标信噪比缩放因子和方位模糊比的计算公式。该文对几种典型双基构型的星载HRWS-SAR系统进行方位向信号重构仿真,结果表明在非重叠采样条件下矩阵求逆算法能较好地重构出方位向信号的多普勒频谱。 双基星载高分辨率宽测绘带SAR系统(HRWS-SAR)的方位向信号普遍为非均匀采样,重构其均匀采样信号或多普勒频谱是成像处理的关键步骤。该文将方位照射时间内时变的发射接收距离比近似为常数,利用双基系统与单基系统方位向通道间传递函数的等效关系,建立了一般双基构型星载HRWS-SAR系统的方位向信号模型,进而给出了方位向信号重构的矩阵求逆算法及重构性能指标信噪比缩放因子和方位模糊比的计算公式。该文对几种典型双基构型的星载HRWS-SAR系统进行方位向信号重构仿真,结果表明在非重叠采样条件下矩阵求逆算法能较好地重构出方位向信号的多普勒频谱。
摘要:
方位向多通道是实现星载SAR高分辨率宽测绘带成像的重要技术手段,随着分辨率和幅宽的提升,SAR系统的回波数据量也会急剧增加。然而星上存储空间和数传带宽有限,通常采用数据压缩技术降低回波的数据量。为研究数据压缩对方位向多通道SAR系统的影响,该文建立了多通道数据压缩的信号模型,推导并分析了数据压缩对多通道信噪比尺度因子和量化噪声的影响,最后通过仿真和实测数据验证了该文提出的模型与分析结果的正确性,并讨论了数据压缩对多通道虚假目标强度比的影响。该文的研究结果可为多通道SAR系统的原始数据压缩方式选择提供依据。 方位向多通道是实现星载SAR高分辨率宽测绘带成像的重要技术手段,随着分辨率和幅宽的提升,SAR系统的回波数据量也会急剧增加。然而星上存储空间和数传带宽有限,通常采用数据压缩技术降低回波的数据量。为研究数据压缩对方位向多通道SAR系统的影响,该文建立了多通道数据压缩的信号模型,推导并分析了数据压缩对多通道信噪比尺度因子和量化噪声的影响,最后通过仿真和实测数据验证了该文提出的模型与分析结果的正确性,并讨论了数据压缩对多通道虚假目标强度比的影响。该文的研究结果可为多通道SAR系统的原始数据压缩方式选择提供依据。
摘要:
方位向多通道技术是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)同时实现高分辨率宽测绘带成像的有效手段,对于方位向多通道星载SAR系统,当脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)不满足均匀采样条件时方位向信号被非均匀采样,成像前需进行均匀化重建。该文创新性地提出以数字图像处理(Digital Image Processing, DIP)领域多帧超分辨率的思路解决方位向多通道星载SAR非均匀采样信号重建问题,并总结给出了多帧超分辨处理的一般方法。仿真与实测数据实验验证了方法的有效性,且在复杂度性能上具有一定优势。该文第1次建立了方位向多通道星载SAR非均匀采样信号重建与多帧超分辨率问题的联系,为这一信号重建问题的解决提供一种新的思路。 方位向多通道技术是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)同时实现高分辨率宽测绘带成像的有效手段,对于方位向多通道星载SAR系统,当脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)不满足均匀采样条件时方位向信号被非均匀采样,成像前需进行均匀化重建。该文创新性地提出以数字图像处理(Digital Image Processing, DIP)领域多帧超分辨率的思路解决方位向多通道星载SAR非均匀采样信号重建问题,并总结给出了多帧超分辨处理的一般方法。仿真与实测数据实验验证了方法的有效性,且在复杂度性能上具有一定优势。该文第1次建立了方位向多通道星载SAR非均匀采样信号重建与多帧超分辨率问题的联系,为这一信号重建问题的解决提供一种新的思路。
摘要:
传统全极化SAR系统交叉极化通道由于受到强同极化距离模糊信号的干扰,使得交叉极化通道的距离模糊性能急剧下降,这严重限制了全极化SAR系统的测绘带宽。该文首先介绍一种扩展的极化发射体制—混合极化模式,该模式在改善交叉极化距离模糊性能的同时恶化同极化距离模糊性能。因此,为了更好地提高全极化SAR系统的距离模糊性能,该文提出一种改进的方位相位编码方法(MAPC)。该方法通过对系统发射脉冲进行调制解调,能够将全极化SAR系统的距离模糊能量转移到方位向,然后利用方位向维纳滤波器滤除距离模糊能量。该文的实验结果表明MAPC技术能够有效地去除全极化SAR系统的距离模糊能量,并扩展系统的无模糊测绘带宽。 传统全极化SAR系统交叉极化通道由于受到强同极化距离模糊信号的干扰,使得交叉极化通道的距离模糊性能急剧下降,这严重限制了全极化SAR系统的测绘带宽。该文首先介绍一种扩展的极化发射体制—混合极化模式,该模式在改善交叉极化距离模糊性能的同时恶化同极化距离模糊性能。因此,为了更好地提高全极化SAR系统的距离模糊性能,该文提出一种改进的方位相位编码方法(MAPC)。该方法通过对系统发射脉冲进行调制解调,能够将全极化SAR系统的距离模糊能量转移到方位向,然后利用方位向维纳滤波器滤除距离模糊能量。该文的实验结果表明MAPC技术能够有效地去除全极化SAR系统的距离模糊能量,并扩展系统的无模糊测绘带宽。