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一种基于非凸正则化模型的逆合成孔径雷达成像算法研究

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西北工业大学学报 2024年第5期42卷 875-881页

作者：赵亚楠叶方捷王超杨丰源朱峰中国电子科技集团第二十八研究所江苏南京210007 南开大学数学科学学院天津300071

逆合成孔径雷达因其可对非合作机动目标成像而广泛地应用于军事和民用中,研究表明压缩感知技术可以有效提高逆合成孔径雷达成像的分辨率并且有效降低雷达硬件负担。针对典型的非凸ιp(0 详细信息

逆合成孔径雷达因其可对非合作机动目标成像而广泛地应用于军事和民用中,研究表明压缩感知技术可以有效提高逆合成孔径雷达成像的分辨率并且有效降低雷达硬件负担。针对典型的非凸ιp(0雷达成像算法——迭代支撑集收缩算法。迭代支撑集收缩算法是一个简单高效的算法,数值实验表明迭代支撑集收缩算法在逆合成孔径雷达成像中表现优异。

关键词：逆合成孔径雷达成像非凸正则化 MM算法支撑集收缩

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改进的逆合成孔径雷达成像包络对齐方法

系统工程与电子技术 2012年第3期34卷 482-488页

作者：杨国军贺志毅北京遥感设备研究所中国人民解放军95948部队

准确的包络对齐是逆合成孔径雷达成像的基础。提出了一种适合工程应用的包络对齐方法,通过对相邻分组脉冲累积互相关系数的监测,实时调整窗函数的长度,消除了包络对齐中的漂移误差和"毛刺"现象,并通过竞争选择基准脉冲的起始位置,保证... 详细信息

准确的包络对齐是逆合成孔径雷达成像的基础。提出了一种适合工程应用的包络对齐方法,通过对相邻分组脉冲累积互相关系数的监测,实时调整窗函数的长度,消除了包络对齐中的漂移误差和"毛刺"现象,并通过竞争选择基准脉冲的起始位置,保证了算法的稳健性。仿真和试验数据的成像结果表明包络对齐结果的精度满足成像的要求。

关键词：逆合成孔径雷达成像包络对齐累积互相关窗函数

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逆合成孔径雷达成像横向定标方法研究

逆合成孔径雷达成像横向定标方法研究

作者：黄鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

逆合成孔径雷达（ISAR）成像是一种重要的动目标高分辨成像技术,被广泛应用在军事和民用领域。随着目标自动识别技术的发展,ISAR获取的高分辨图像往往作为识别系统的输入,用于提取目标信息。这要求ISAR图像不仅能提供清晰的目标形状,而... 详细信息

逆合成孔径雷达（ISAR）成像是一种重要的动目标高分辨成像技术,被广泛应用在军事和民用领域。随着目标自动识别技术的发展,ISAR获取的高分辨图像往往作为识别系统的输入,用于提取目标信息。这要求ISAR图像不仅能提供清晰的目标形状,而且要提供精确的目标尺寸信息。由于ISAR的观测目标一般是非合作、不可控的,而ISAR成像的方位向分辨能力又来源于目标运动产生的多普勒差异,所以ISAR图像的方位向尺寸无法直接得到,而是要经过一个特殊的处理过程——横向定标。总的来说,横向定标处理可以分为两个主要过程:一是从回波或图像中估计出目标的运动参数;二是根据具体的成像算法机理,利用这些运动参数计算出图像方位单元的物理尺寸,即方位定标因子,然后对ISAR图像进行比例调节和尺寸标注。本文分别对平稳运动目标和机动目标ISAR图像的横向定标方法进行研究。对于平稳运动目标,对其成像的距离——多普勒（RD）算法机理较为简单,RD图像的方位定标因子计算方法无需过多关注。因此对其进行横向定标的关键是精确估计其运动参数,即等效转速。考虑到现存估计方法在精度、效率和适用性上的局限,本文针对慢动目标和复杂结构目标这两种特殊却常见的目标成像场景,探索更精确的转速估计方法。慢动目标的转速往往较小,现有方法往往受限于傅氏变换的分辨率限制,估计精度难以达到横向定标要求。本文结合迭代自适应谱估计（IAA）算法,基于现有的2阶离散多项式相位变换（DPT）估计,提出一种能够精确估计慢动目标转速的IAA-DPT算法。至于复杂结构目标,由于估计其转速时往往难以找到孤立散射点,许多非线性估计算法容易受信号分量间交叉项的影响而导致估计偏差。本文引入多时延离散多项式相位变换（MDPT）思路,结合Keystone变换,提出一种能够处理复杂结构目标ISAR成像定标问题的MDPT-KT估计方法。两种方法的精度与有效性均通过仿真和实测数据实验进行了验证。由于机动目标对应成像算法的机理与RD算法不尽相同,因此横向定标的两个过程都需要特别关注。首先,本文以匀加速转动模型作为机动目标成像的等效运动模型,探讨了机动目标ISAR成像的回波形式,分析了目标初始转速和角加速度与回波相位系数之间的关系。基于相位系数估计和散射点配对思想,本文提出了一种新的机动目标运动参数估计方法。然后,针对机动目标成像中最常用的距离——瞬时多普勒（RID）算法,本文探讨了瞬时RID图像的方位定标因子计算方法,并与RD算法进行了对比。接着,本文探讨了一种新颖的机动目标成像算法,即距离——调频率（RCR）算法的成像与定标机理。针对RCR成像算法中存在的两个主要问题,即距离引起的图像畸变补偿和方位比例因子的选择,本文结合其定标过程提出了解决方法,完善了RCR成像处理算法。最后,通过对机动目标的仿真与实测数据实验,验证了上述估计算法、成像算法与定标方法的有效性。

关键词：逆合成孔径雷达成像横向定标运动参数估计定标因子计算机动目标成像

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逆合成孔径雷达成像与定标技术研究

逆合成孔径雷达成像与定标技术研究

作者：于小燕西安电子科技大学

学位级别：硕士

逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）是一种重要的高分辨率雷达,可以全天候、全天时、远距离的获取运动目标的高分辨率图像,具有重要的军事和民用价值。为了满足实际应用中进行目标识别的需要,本论文针对ISAR成像... 详细信息

逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）是一种重要的高分辨率雷达,可以全天候、全天时、远距离的获取运动目标的高分辨率图像,具有重要的军事和民用价值。为了满足实际应用中进行目标识别的需要,本论文针对ISAR成像及ISAR图像处理中的一些技术进行了研究,包括机载雷达对舰船成像,最优成像时刻选择和方位向定标等。论文第一章为绪论,概述了ISAR成像的发展历史后,阐述了本文的研究背景及论文的主要内容。第二章简要介绍了ISAR成像的基本概念及距离-多普勒（Range-Doppler,RD）成像算法原理,重点阐述了机载雷达对舰船成像的原理,全面分析了舰船三维摇摆（横滚、俯仰、偏航）对成像的影响,并对其进行了仿真实验。鉴于舰船目标的运动复杂性,利用RD算法对所有观测数据进行简单成像,很难得到清晰的目标图像。第三章介绍了一种基于转动矢量估计的舰船最优成像段时间选择方法,并进一步选择出高质量舰船俯视图和侧视图的成像时刻,以便于后续舰船目标的识别。针对ISAR图像方位向定标这一技术难题,论文第四章给出了一种完全基于已有目标图像的定标方法,不需要目标跟踪信息和目标散射点位置分布等信息,就可以有效实现ISAR舰船俯视图像和ISAR飞机图像定标。

关键词：逆合成孔径雷达成像图像处理舰船最优成像时刻选择方位向定标

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逆合成孔径雷达成像与方位向标定方法研究

逆合成孔径雷达成像与方位向标定方法研究

作者：李丹霜中国科学院国家空间科学中心

学位级别：硕士

本文主要围绕逆合成孔径雷达成像基础理论和逆合成孔径雷达图像的方位向标定技术两个方面的内容,展开了理论研究和仿真实验验证以及部分实际数据的处理,本文主要的工作和创新点如下:(1)研究了逆合成孔径雷达成像的相关理论,包括逆合成... 详细信息

本文主要围绕逆合成孔径雷达成像基础理论和逆合成孔径雷达图像的方位向标定技术两个方面的内容,展开了理论研究和仿真实验验证以及部分实际数据的处理,本文主要的工作和创新点如下:(1)研究了逆合成孔径雷达成像的相关理论,包括逆合成孔径雷达成像的基本成像理论,其中,详细介绍了ISAR的几何模型及回波数据接收模型,距离压缩技术和距离向运动补偿技术,并对部分理论进行了MATLAB仿真实现。(2)研究了逆合成孔径雷达常用的算法,着重阐述了极坐标算法、时频分析方法、Keystone算法,并对几种算法进行了MATLAB仿真实现。(3)本文对几种常见的逆合成孔径雷达方位向标定方法进行了算法实现,包括基于相位信息的转角估计方法、基于线特征的转速估计方法法、基于点特征的转角估计方法,给出了仿真和实际数据处理结果。(4)提出了一种基于转动因子的稳定双向加权误差函数的转角估计算法。该算法首先在距离多普勒算法成像的基础上将图像分为不同的子序列,然后通过双向加权误差函数最小化估计子序列图像间的最优转角,从而实现方位向标定,数值仿真和实际数据处理结果验证了该方法的准确性和鲁棒性。

关键词：逆合成孔径雷达成像成像算法运动补偿转角估计方位向标定

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导弹目标逆合成孔径雷达成像的仿真

计算机仿真 2006年第6期23卷 49-51页

作者：田野高建军宿富林哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院

该文应用物理光学法仿真出平面波以任意角度、不同频率入射时某型导弹的电磁散射回波矩阵,并利用快速傅立叶变换成像处理算法得出目标的像。导弹目标利用部件分解法进行了近似,并引进了散射矩阵的概念而简化了导弹目标回波相关数值计算... 详细信息

该文应用物理光学法仿真出平面波以任意角度、不同频率入射时某型导弹的电磁散射回波矩阵,并利用快速傅立叶变换成像处理算法得出目标的像。导弹目标利用部件分解法进行了近似,并引进了散射矩阵的概念而简化了导弹目标回波相关数值计算复杂度,从而提高逆合成孔径雷达成像(ISAR)的实时性。文中运用信号处理相关理论对平面波在不同的入射角下逆合成孔径雷达对导弹目标所成的像进行了分析,所成像能精确地反映出目标地镜像散射区域及目标的旋转情况。此仿真结果表明物理光学法能够简单有效地计算出导弹目标的散射回波并对其进行逆合成孔径雷达成像。

关键词：逆合成孔径雷达成像物理光学法散射矩阵部件分解法

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基于卷积注意力的逆合成孔径雷达成像方法

电子设计工程 2024年第14期32卷 59-63页

作者：李成坤刘霖刘亚波张跃中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

近年来,卷积神经网络由于其强大的特征提取能力和对数据的灵活表达,已成功应用于逆合成孔径雷达(ISAR)的稀疏成像。然而常规的卷积神经网络对于特征给予相同的权重,缺乏聚焦重要信息和抑制冗余信息的能力,导致成像效果欠佳。为了解决这... 详细信息

近年来,卷积神经网络由于其强大的特征提取能力和对数据的灵活表达,已成功应用于逆合成孔径雷达(ISAR)的稀疏成像。然而常规的卷积神经网络对于特征给予相同的权重,缺乏聚焦重要信息和抑制冗余信息的能力,导致成像效果欠佳。为了解决这个问题,提出了基于卷积注意力的逆合成孔径雷达成像方法,在网络中加入卷积注意力模块,在通道和空间两个维度上进行特征细化,提高网络对于特征的表达能力,并且可以在残差连接中减少原始特征中的伪影干扰,提高成像质量。实验结果表明,基于卷积注意力的成像方法可以重建高质量ISAR图像,且相较于全卷积神经网络成像方法具有更好的成像效果。所成图像熵值从0.355 9降到0.221 2,证明了所提方法的有效性。

关键词：逆合成孔径雷达成像深度学习卷积神经网络卷积注意力

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宽带逆合成孔径雷达高分辨成像技术综述

雷达学报（中英文） 2020年第5期9卷 765-802页

作者：田彪刘洋呼鹏江吴文振徐世友陈曾平国防科技大学电子科学学院长沙410073 西安卫星测控中心西安710043 国防科技大学电子对抗学院合肥230037 中山大学电子与通信工程学院广州510000

当前,国内外逆合成孔径雷达(ISAR)系统均朝着高载频、大带宽、多极化、分布式、网络化的方向发展,并牵引ISAR成像技术的发展和进步。从ISAR图像的角度来看,ISAR成像的发展变化主要可归纳为精细化成像以提升成像质量和多维度成像以丰富... 详细信息

当前,国内外逆合成孔径雷达(ISAR)系统均朝着高载频、大带宽、多极化、分布式、网络化的方向发展,并牵引ISAR成像技术的发展和进步。从ISAR图像的角度来看,ISAR成像的发展变化主要可归纳为精细化成像以提升成像质量和多维度成像以丰富成像信息两个方面。该文首先从雷达回波脉冲压缩、雷达系统失真校正、目标高速运动补偿、距离向自聚焦、平动补偿、转动补偿、图像重构、图像后处理等方面综述雷达精细化成像方法,然后从极化、多频带融合、多站多视角成像、三维成像等方面综述雷达成像维度的扩展,最后从成像建模、复杂场景精细成像、实时成像、成像评价与图像应用等4个方面进行展望分析。

关键词：逆合成孔径雷达成像系统失真补偿运动补偿全极化成像多频带融合多视角融合三维成像

基于随机调频步进信号的高分辨ISAR成像方法

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电子与信息学报 2016年第12期38卷 3129-3136页

作者：吕明久李少东杨军马晓岩空军预警学院武汉430019

为充分利用随机调频步进逆合成孔径雷达回波所具有的联合稀疏特征,提高成像性能,该文提出一种基于分布式压缩感知理论的随机调频步进逆合成孔径雷达高分辨成像方法。首先构建随机调频步进信号回波的联合稀疏表示模型,并完成子脉冲的脉... 详细信息

为充分利用随机调频步进逆合成孔径雷达回波所具有的联合稀疏特征,提高成像性能,该文提出一种基于分布式压缩感知理论的随机调频步进逆合成孔径雷达高分辨成像方法。首先构建随机调频步进信号回波的联合稀疏表示模型,并完成子脉冲的脉冲压缩处理;其次,基于每组子脉冲的随机方式(组与组之间的随机方式不同),构建相应的随机量测矩阵,获取回波的压缩感知信号模型,并利用分布式压缩感知理论实现距离向联合高分辨重构;最后结合回波在方位向的稀疏性,采用快速稀疏重构算法实现方位向高分辨成像。理论分析和仿真结果表明由于充分利用了随机调频步进信号回波的随机性与联合稀疏特征,所提出方法具有重构精度高、距离向采样率低、抗噪性能强等特点。

关键词：逆合成孔径雷达成像联合稀疏模型分布式压缩感知随机调频步进信号