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系统工程与电子技术 2023年第9期45卷 2761-2767页

作者：来燃孙刚张威章涛中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

针对参数稀疏恢复空时自适应处理中的动目标参数估计存在字典失配的问题,提出一种非凸松弛原子范数空时动目标参数估计算法。该方法利用目标回波在角度-多普勒域的稀疏特性,根据连续压缩感知和低秩矩阵恢复理论实现了运动目标方位角和... 详细信息

针对参数稀疏恢复空时自适应处理中的动目标参数估计存在字典失配的问题,提出一种非凸松弛原子范数空时动目标参数估计算法。该方法利用目标回波在角度-多普勒域的稀疏特性,根据连续压缩感知和低秩矩阵恢复理论实现了运动目标方位角和速度的高精度、超分辨率估计,避免了稀疏恢复中的字典失配问题,有效提高了动目标参数估计性能。仿真实验结果表明,相较于已有基于字典网格的稀疏恢复参数估计方法和原子范数估计方法,所提算法具有更高的参数估计精度和对空间紧邻目标的分辨能力。

关键词：空时自适应处理动目标参数估计稀疏恢复字典失配非凸原子范数

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分布式星载SAR动目标参数估计及成像研究

分布式星载SAR动目标参数估计及成像研究

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作者：赵向阳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

分布式星载SAR能够满足现代社会对成像和侦查的需求,近年来得到广泛的研究和发展。常规星载SAR动目标参数估计研究对象是具有方位向和距离向二维运动的目标,但是实际情况下,目标高度向上的运动不可忽略,本文重点研究具有方位向、距离向... 详细信息

分布式星载SAR能够满足现代社会对成像和侦查的需求,近年来得到广泛的研究和发展。常规星载SAR动目标参数估计研究对象是具有方位向和距离向二维运动的目标,但是实际情况下,目标高度向上的运动不可忽略,本文重点研究具有方位向、距离向和高度向上三维运动目标参数估计问题。本文对分布式星载SAR动目标参数估计和成像问题进行了系统性的研究,首先给出了三维加速运动目标模型,然后介绍了多项式相位信号参数估计方法,重点介绍三次相位函数方法,接下来利用三次相位函数方法对所建立模型的相位系数进行估计,并从中求解出了目标三维运动的速度分量估计值和加速度分量估计值,最后利用动目标参数估计结果对动目标成像时进行补偿,使方位向散焦的运动目标重新聚焦,同时使运动目标由偏移位置重新回到正确位置。对于三维加速运动目标,其斜距方程相比于二维运动目标和匀速运动目标都更加复杂,常规的二阶泰勒展开得到的一阶相位系数和二阶相位系数估计值无法满足动目标参数估计精度的要求。为了实现三维加速运动目标参数估计的高精度要求,需要对斜距进行三阶泰勒展开,求得更高阶的相位系数,实现更精确的运动目标参数估计。本文给出了三维加速运动目标的三阶泰勒展开模型,并采用多项式相位信号参数估计方法对模型的相位系数进行求解,该方法基于三次相位函数方法,在此基础上联合多个星载SAR的各阶相位系数对目标的运动参数进行了准确有效的求解。目标运动对成像结果的影响主要体现在两方面,即图像散焦和成像位置偏移。本文主要对这两个影响进行了分析,并结合动目标参数估计结果给出了散焦补偿和位置偏移校正的方法。通过对这二者的补偿和校正,能使方位向散焦和位置偏移的运动目标重新聚焦,并在图像的正确位置上形成图像。

关键词：合成孔径雷达动目标参数估计多项式相位信号三次相位函数方法

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基于修正导向矢量的动目标参数估计

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第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议

作者：高飞康霞孙进平王俊北京航空航天大学电子信息工程学院

AMF（自适应匹配滤波）根据波束形成的思想,当用导向矢量构成的权矢量对信号进行波束形成时,运动目标的信号被相干积累其输出最大,而由于杂波信号的导向矢量与运动目标的不同故其输出较小从而被抑制,通过搜索代价函数最大值可以估计出... 详细信息

AMF（自适应匹配滤波）根据波束形成的思想,当用导向矢量构成的权矢量对信号进行波束形成时,运动目标的信号被相干积累其输出最大,而由于杂波信号的导向矢量与运动目标的不同故其输出较小从而被抑制,通过搜索代价函数最大值可以估计出径向速度。但是在实际处理中,由于系统误差、图像配准误差等因素导致AMF测速性能下降,为此提出一种结合粒子群优化算法的基于修正导向矢量的动目标参数估计技术。最后的仿真验证了算法的有效性。

关键词：代价函数导向矢量动目标参数估计

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GNSS外辐射源动目标遥感检测技术现状与发展趋势

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第7期49卷 1053-1069页

作者：龚健雅张策石书祝武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)除了用于导航定位服务之外,因其信号覆盖率高及卫星可见性强等优势,亦可作为被动雷达的机会辐射源完成地表环境和运动目标的遥感探测。但是,其较低的到达地面功率和较窄的信... 详细信息

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)除了用于导航定位服务之外,因其信号覆盖率高及卫星可见性强等优势,亦可作为被动雷达的机会辐射源完成地表环境和运动目标的遥感探测。但是,其较低的到达地面功率和较窄的信号带宽也给该类系统的应用带来诸多挑战。回顾了GNSS被动雷达遥感系统近30年的发展历程,聚焦运动目标遥感检测技术。通过分析后向散射和前向散射两种GNSS外辐射源探测体制下的动目标检测流程,梳理了相关技术的重点和难点,介绍了国内外在相关问题上取得的研究进展和潜在发展趋势,以期为相关研究提供参考。

关键词：全球卫星导航系统被动雷达遥感系统动目标检测动目标参数估计

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机动轨迹SAR动目标检测及参数估计方法研究

机动轨迹SAR动目标检测及参数估计方法研究

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作者：贾淑培电子科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达地面动目标指示(SAR-GMTI)技术是SAR领域的一个重要研究方向,其在实现动目标检测、跟踪及定位的同时,还可获得动目标和场景的高分辨图像,具有广泛的应用前景。传统的SAR-GMTI技术通常要求SAR平台匀速直线飞行,才能获得比较... 详细信息

合成孔径雷达地面动目标指示(SAR-GMTI)技术是SAR领域的一个重要研究方向,其在实现动目标检测、跟踪及定位的同时,还可获得动目标和场景的高分辨图像,具有广泛的应用前景。传统的SAR-GMTI技术通常要求SAR平台匀速直线飞行,才能获得比较满意的处理结果。但当SAR平台机动飞行(比如加/减速、转弯、拉升、俯冲)时,与传统直线轨迹平台受气流影响而产生的运动误差不同,平台的3维加速度将造成方位空域采样不均匀,通道等效基线时变,多普勒调频率变化等问题,采用传统SAR-GMTI方法处理将严重影响检测效果,增大参数估计误差,造成动目标图像畸变等。因此研究适用于机动轨迹平台的SARGMTI方法十分必要且意义重大。目前,机动轨迹SAR-GMTI领域的研究尚处于初步阶段,提出的方法主要只针对某种特定的机动轨迹,比如方位向恒加速机动轨迹等。因此,本文围绕建立适用于任意机动轨迹的SAR-GMTI统一信号模型问题,以及基于此模型的动目标检测、参数估计问题展开深入研究,主要内容和创新点如下:1.提出了一种多通道机动轨迹SAR动目标复图像域冲激响应信号模型,该模型建立了任意机动轨迹下动目标的冲激响应与雷达系统参数、几何模型、动目标参数之间的定量约束关系,为机动轨迹SAR-GMTI技术奠定了重要的理论基础。首先,建立了具有三维加速度分量的单/多通道SAR动/静目标统一信号模型,然后基于时域BP算法,推导了动目标复图像域冲激响应的解析表达式。通过理论分析发现,对于任意机动轨迹,动目标根据其2维速度分量的不同,会在复图像域呈现4种不同的冲激响应类型,分别为点形、直线形、面形、斜线形,不同的响应类型有着不同的方位、距离向包络和相位调制,本文将其统称为MTIR信号模型。平台三维加速度分量对动目标冲激响应的影响程度不同:方位向加速度的影响远大于距离向加速度的影响,高度向加速度的影响最小。当平台仅存在高度向加速度时(如拉升、俯冲机动轨迹)可等效于匀速直线运动的情况。论文仿真了四种典型轨迹平台下的动目标复图像域冲激响应结果,与理论分析一致,验证了理论推导的正确性。2.提出了一种基于图形辅助的机动轨迹SAR动目标参数估计方法。该方法首先将DPCA算法与MTIR模型结合,推导了双通道MTIR-DPCA动目标检测模型。该模型的距离向包络包含了动目标的多普勒模糊数信息,方位向包络包含了动目标方位向速度信息,相位包含了动目标模糊速度信息,由此可分别构建4种类型动目标2维参数估计式,从而可以利用动目标检测结果图形和估计式实现动目标2维速度参数的快速估计,无需盲搜。通过理论模型分析可以发现,该模型无需方位时移配准,无需满足DPCA条件,从而打破了传统DPCA方法无法用于机动轨迹的限制。由于强杂波和通道误差的存在,估计结果存在一定误差。为了进一步提高2维速度的估计精度,利用图像熵最小化准则构建基于MTIR模型的重聚焦模型进行小范围迭代搜索。该方法可在更加精确地估计出动目标2维速度分量的同时,得到动目标真实位置的估计值并实现动目标重聚焦。典型机动轨迹平台下动目标检测的仿真结果证明了所提方法的有效性。3.提出了一种曲线轨迹SAR动目标盲速估计方法。针对直线轨迹平台下的DPCA方法存在盲速问题,本文利用平台转弯时动目标复图像域冲激响应与雷达系统参数、几何模型、动目标参数之间约束关系改变,使得本处于盲速点的动目标能够被检测这一特点,提出了一种曲线轨迹双通道SAR动目标盲速估计方法。该方法首先推导了平台最小转角与CFAR检测器虚警概率之间的关系,然后根据最小转角抽取全孔径的部分数据为两个曲线子孔径,并结合MTIR-DPCA模型对动目标的2维速度参数进行子孔径联合估计来解决盲速问题。仿真实验表明,该方法能有效检测出处于盲速点的动目标,并估计出其2维速度与真实位置参数。总之,本文首次提出了一种机动轨迹SAR动目标复图像域冲激响应信号模型,利用该模型可以定量分析动目标在任意机动轨迹平台下的冲激响应特征,并基于该模型讨论了机动轨迹SAR动目标检测与参数估计问题,为机动轨迹SARGMTI领域提供了重要的理论基础。

关键词：合成孔径雷达地面动目标指示机动轨迹平台动目标检测动目标参数估计

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多通道SAR高分辨率宽测绘带成像及地面动目标指示技术研究

多通道SAR高分辨率宽测绘带成像及地面动目标指示技术研究

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作者：郭子越南京航空航天大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统能够全天时全天候的进行高分辨成像,在军事及民用领域均占有重要地位。其中,多通道SAR系统,在高分辨宽测绘带成像(High-Resolution and Wide-Swath,HRWS)、地面动目标指示(Ground Moving... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统能够全天时全天候的进行高分辨成像,在军事及民用领域均占有重要地位。其中,多通道SAR系统,在高分辨宽测绘带成像(High-Resolution and Wide-Swath,HRWS)、地面动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI)和干扰抑制等方面都取得了不错的进展,成为了国内外研究的热点。本文围绕多通道HRWS-SAR信号处理中的多普勒频谱重构、通道误差校正、GMTI等关键技术展开研究。主要内容及创新点如下:1.研究了多通道HRWS-SAR多普勒频谱重构技术。分析了系统方位采样不足条件下,地面散射点回波中信号方位角和多普勒的对应关系,构建了多通道HRWS-SAR回波信号模型。研究了基于空域自适应处理的多通道SAR多普勒频谱重构算法,重点包括基于自适应波束形成和基于多个多普勒方向的解模糊算法,通过仿真和实测数据处理对两种算法的性能进行了验证。2.研究了多通道HRWS-SAR通道误差校正技术。分析了多通道接收系统通道误差产生的原因,构建了多通道HRWS-SAR通道误差模型。研究了现有基于信号子空间的通道误差校正方法,并采用机载三通道SAR实测数据验证了该方法的可行性。针对现有通道误差校正方法依赖参数模型、难以精确校正方位空变误差、鲁棒性差等问题,提出了一种基于孤立强散射点的通道误差校正方法,通过子孔径信号处理技术自动从模糊数据中提取成像场景中孤立强散射点回波信号,获得其不模糊的多普勒谱,并用于通道误差的估计,从而实现误差的精准校正,最终,采用机载四通道SAR实测数据处理结果对方法的可行性进行了验证。3.研究了多通道SAR同时HRWS成像及GMTI技术。研究了现有多通道SAR/GMTI的处理方法,包含动目标检测和动目标参数估计等技术。分析了在HRWS成像模式下(多普勒频谱混叠),多通道SAR/GMTI技术在地杂波抑制、目标径向速度估计方面存在的新问题。针对上述问题,提出了一套完整的多通道SAR同时HRWS成像及GMTI信号处理方案。该方案在完成频谱重构成像的同时,采用多普勒域SAR-STAP(Synthetic Aperture Radar Space Time Adaptive Processing)技术实现杂波抑制,并将数字聚束成像引入目标速度估计过程中,有效克服了速度模糊对估计结果的影响,实现动目标运动参数的精确估计。最终,该方法能够同时获取地面高分辨率SAR图像以及GMTI结果,并将目标真实位置及运动信息标注于图像上。文中采用了机载三通道SAR实测数据对该方案进行了验证。

关键词：多通道合成孔径雷达地面动目标指示高分辨宽测绘带成像多普勒模糊动目标参数估计

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运动目标低频矢量宽带谱干涉结构及其应用研究

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声学技术 2012年第4期31卷 366-370页

作者：凌青生雪莉袁延艺郭咏芦嘉复杂舰船系统仿真重点实验室北京100161 哈尔滨工程大学水声技术国家级重点实验室哈尔滨150001

随着安静型技术的飞速进步,舰船和潜艇的辐射噪声总源级越来越低,但其低频成分很难消除。推导了低频矢量声场双曲线方程形式的声场干涉条纹方程,建立了双曲线参数与目标运动参数的关系。分别利用射线理论和波动理论模拟了低频声场,计算... 详细信息

随着安静型技术的飞速进步,舰船和潜艇的辐射噪声总源级越来越低,但其低频成分很难消除。推导了低频矢量声场双曲线方程形式的声场干涉条纹方程,建立了双曲线参数与目标运动参数的关系。分别利用射线理论和波动理论模拟了低频声场,计算了运动目标声压和水平、垂直振速的干涉谱图,采用短时傅里叶变换与霍夫变换结合的方法对干涉结构图进行处理,估计舰船目标的运动参数。仿真结果表明,利用运动目标的低频矢量宽带干涉谱可以有效估计出目标的运动参数,同时,垂直振速的干涉谱图参数估计结果较前两种谱图误差小。

关键词：低频矢量声场干涉谱图动目标参数估计

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