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用于三维散射中心SBR建模的边缘绕射修正

西安电子科技大学学报 2021年第2期48卷 117-124,189页

作者：陆金文闫华殷红成张磊董纯柱北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

传统的基于弹跳射线技术的散射中心提取方法只考虑了目标的物理光学贡献,但物理光学无法描述真实边缘绕射的贡献。综合考虑目标的镜面反射与边缘绕射贡献,提出一种针对基于弹跳射线技术的三维散射中心建模的边缘绕射修正方法。利用弹跳... 详细信息

传统的基于弹跳射线技术的散射中心提取方法只考虑了目标的物理光学贡献,但物理光学无法描述真实边缘绕射的贡献。综合考虑目标的镜面反射与边缘绕射贡献,提出一种针对基于弹跳射线技术的三维散射中心建模的边缘绕射修正方法。利用弹跳射线技术,结合图像域射线管积分和等效边缘电磁流方法,推导了考虑边缘绕射修正的三维逆合成孔径雷达图像计算公式。仿真实验验证了该方法能够有效地提高三维散射中心的建模精度。

关键词：边缘绕射修正散射中心建模射线追踪逆合成孔径雷达

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太赫兹频段粗糙目标散射中心建模研究

微波学报 2021年第5期37卷 34-38,45页

作者：王瑞君高敬坤周峰空军工程大学防空反导学院西安710043 北京天绘卫星中心北京100192

太赫兹雷达可获取目标的精细散射特征信息,对于目标探测、成像和识别具有重要意义。针对太赫兹频段雷达目标散射中心建模问题进行讨论,分析了散射中心模型、目标回波和目标图像之间的内在物理关系,并基于粗糙面散射理论中的全波方法和... 详细信息

太赫兹雷达可获取目标的精细散射特征信息,对于目标探测、成像和识别具有重要意义。针对太赫兹频段雷达目标散射中心建模问题进行讨论,分析了散射中心模型、目标回波和目标图像之间的内在物理关系,并基于粗糙面散射理论中的全波方法和信号处理中的滤波方法提出一种构建目标散射中心模型的方法,可同时描述粗糙目标的传统相干散射中心和非相干面散射行为,为太赫兹频段粗糙目标的散射回波仿真提供了一种有效的描述手段。

关键词：太赫兹粗糙目标散射中心建模全波法

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基于弹跳射线技术的三维GTD模型构建方法

系统工程与电子技术 2021年第8期43卷 2028-2036页

作者：陆金文闫华张磊殷红成北京环境特性研究所电磁散射重点实验室北京100854

传统的基于弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)技术的散射中心提取方法只考虑了理想点模型,但理想点模型无法描述散射中心的频率依赖特性。对此,提出一种基于弹跳射线技术的三维几何绕射理论(geometrical theory of diffraction,G... 详细信息

传统的基于弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)技术的散射中心提取方法只考虑了理想点模型,但理想点模型无法描述散射中心的频率依赖特性。对此,提出一种基于弹跳射线技术的三维几何绕射理论(geometrical theory of diffraction,GTD)模型构建方法,在通过传统方法获取的理想点模型的基础上,利用射线管数据正向推算散射中心的频率依赖参数并修正其径向位置,实现了高精度三维GTD模型构建。仿真结果表明,点频、单视角下构建的三维GTD模型不仅能准确重构相同条件下的雷达散射截面(radar cross section,RCS),还能实现宽带RCS外推,能够满足目标宽带散射数据高效压缩和快速重构的应用需求。

关键词：散射中心建模三维几何绕射理论模型径向位置修正弹跳射线技术

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收发分置多基地雷达融合成像技术研究

收发分置多基地雷达融合成像技术研究

作者：刘畅南京理工大学

学位级别：硕士

相对于收发同置的单基地雷达系统,收发分置的多基地雷达系统具有更高的安全性以及隐蔽性,并且可以获得更加丰富的目标散射信息。为了实现在多基地雷达系统下的高分辨成像,利用多基地雷达观测系统可在距离向、方位向和高程向设置多部雷... 详细信息

相对于收发同置的单基地雷达系统,收发分置的多基地雷达系统具有更高的安全性以及隐蔽性,并且可以获得更加丰富的目标散射信息。为了实现在多基地雷达系统下的高分辨成像,利用多基地雷达观测系统可在距离向、方位向和高程向设置多部雷达进行协同工作这一优势,开展基于距离向、方位向频谱合成以及高程向层析成像的多基地雷达高分辨成像技术研究。并在此基础上,深入挖掘和利用雷达信号在傅立叶域的稀疏特性,通过研究双基地雷达散射机理,在单基地散射中心理论的基础上建立了双基地散射中心模型,采用基于压缩感知理论的多基地雷达数据融合技术,通过信号重构算法提取目标特征参数,进而拓宽频带和视角的观测数据从而实现低采样率下的高分辨成像。本文以提高多基地雷达系统下的成像质量为目的,以多基地雷达频谱合成技术、层析三维成像技术和双基地散射中心建模技术为线路,深入研究多基地雷达高分辨成像方法。本文针对以上内容,完成的工作主要分为几下几个部分:第一部分主要介绍了多基地雷达成像的研究背景以及研究意义,阐述了多基地成像雷达的研究现状,并介绍了双/多基地雷达成像算法原理,研究了单/双基地雷达提高分辨率的局限性以及多基地雷达成像的优势。第二部分研究了基于频谱合成和层析成像方法的多基地雷达高分辨成像技术。首先研究了针对分布在不同方向基线上的接收雷达,推导其距离向和方位向频谱产生的频谱差异,利用频谱偏移进行频谱扩宽,结合二维后向投影算法,对不同接收端的成像结果进行联合成像从而提高距离向与方位向的分辨率。在二维后向投影算法的基础上,研究三维后向投影算法,同时研究利用高程向基线的三维层析成像原理,即当多个接收雷达沿高程向排布时,可在高程向形成第二维合成孔径得到高程向的分辨率,从而得到三维成像结果,并通过仿真验证了上述原理。第三部分研究了基于双基地散射中心建模的多基地雷达成像技术。首先基于双基等效单基原理,推导了双基地雷达回波公式,在单基地散射中心模型的基础上,建立双基地几何构型下的散射中心模型。结合压缩感知原理与信号稀疏表示理论,分析一发多收体制下的多频带多视角数据融合成像技术,实现频带视角扩宽的多基地雷达高分辨成像。同时结合单双基地模式下的属性散射中心模型对目标进行特征提取,利用多基地雷达多视角观测的优势,对目标进行全方位的部件提取,得到目标的几何信息,并通过仿真验证了上述原理。

关键词：双/多基地雷达高分辨成像后向投影压缩感知散射中心建模

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基于伪随机编码雷达的高分辨成像技术研究

基于伪随机编码雷达的高分辨成像技术研究

作者：易刘南京理工大学

学位级别：硕士

雷达成像是利用雷达散射回波信号反演目标重要结构信息的过程,在军事上有着重大意义。随着各种对抗雷达的技术被深入研究,采用低截获概率的信号形式以及获得高分辨成像结果显得尤为重要。相位编码雷达在低截获率和距离分辨上比传统脉冲... 详细信息

雷达成像是利用雷达散射回波信号反演目标重要结构信息的过程,在军事上有着重大意义。随着各种对抗雷达的技术被深入研究,采用低截获概率的信号形式以及获得高分辨成像结果显得尤为重要。相位编码雷达在低截获率和距离分辨上比传统脉冲雷达具有更大的优势,其中伪随机码生成简单,使用数字技术即可获得,常常作为相位编码的首选。同时雷达高分辨成像技术也得到了广泛的研究,其通常采用信号稀疏表示方法实现。该方法是一种经典的信号分析方法,当已知冗余基和探测数据时,尽可能使用基矩阵中少量的原子表示已知数据,从而最为简洁地表示原始信号,获取信号中隐含的有效信息,为高分辨成像提供理论支撑。本文采用伪随机编码雷达,以高分辨成像质量为目的,以信号稀疏表示为理论基础,以多雷达数据融合技术和压缩感知技术为线路,深入分析和研究伪随机编码雷达的抗干扰特性和高分辨成像方法,比较了伪随机编码雷达与步进频雷达的成像效果,验证了伪随机编码雷达更好的抗干扰能力。还提出了伪随机编码雷达的ISAR高分辨成像技术,并证明了该高分辨成像处理方法的有效性。本文主要通过以下几部分来介绍伪随机编码雷达成像及其关键技术:第一部分介绍了相位编码雷达成像技术的研究背景和基础原理,包含目标散射中心分类、雷达回波信号模型、ISAR成像原理、信号稀疏表示方法以及压缩感知基本原理。第二部分介绍了伪随机编码雷达信号处理知识,包括伪随机编码的概念和性质。在此基础上,推导了伪随机编码雷达的一维回波表达式,给出成像处理方法,并仿真对比了伪随机编码雷达与步进频雷达的一维距离像。然后介绍了基于信息熵的特征选择方法对伪随机编码雷达一维距离像目标识别正确率的影响,仿真验证了该方法可以提高目标识别的正确率。最后在伪随机编码雷达一维回波表达式的基础上推导了二维回波表达式,给出成像处理方法,与步进频雷达成像效果对比,验证了伪随机编码雷达的成像效果具有更好的抗干扰能力。第三部分研究了基于信号稀疏表示和数据融合方法的伪随机编码雷达高分辨成像技术。介绍了贝叶斯压缩感知算法原理,推导了基于伪随机编码信号的一维和二维雷达散射回波稀疏表示模型,使用信号幅度相位补偿的方法,将多雷达数据融合思想引入到伪随机编码雷达成像中,拓宽了信号频带和视角范围。仿真结果显示雷达图像的距离和方位分辨得到了改善,验证了该高分辨成像技术的有效性。

关键词：伪随机编码雷达抗干扰高分辨成像信号稀疏表示压缩感知散射中心建模多雷达数据融合成像

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基于信号稀疏表示的雷达成像方法研究

基于信号稀疏表示的雷达成像方法研究

作者：许炯南京理工大学

学位级别：硕士

雷达成像是利用雷达散射回波信号反演目标散射特性的过程,在军事上有着重大意义。为了得到精确的雷达目标特性,高分辨雷达成像技术,包括ISAR雷达成像以及三维成像得到了广泛的研究。信号稀疏表示分析是一种新兴的信号分析方法,在建立过... 详细信息

雷达成像是利用雷达散射回波信号反演目标散射特性的过程,在军事上有着重大意义。为了得到精确的雷达目标特性,高分辨雷达成像技术,包括ISAR雷达成像以及三维成像得到了广泛的研究。信号稀疏表示分析是一种新兴的信号分析方法,在建立过完备字典的基础上,利用观测数据实现信号的稀疏形式表示,深入挖掘信号的稀疏本质,为雷达高分辨成像提供了很多新颖的解决思路。本文以提高雷达成像质量为目的,以信号稀疏表示分析为基础,以多雷达数据融合技术和压缩感知技术为线路,深入研究高分辨雷达成像方法,为后续雷达目标识别打下深厚的基础。本文主要通过以下几部分来介绍高分辨成像技术:第一部分主要介绍了高分辨成像的背景以及基础理论,包括ISAR雷达成像、三维雷达成像、信号稀疏表示理论、散射中心建模、压缩感知理论等等。第二部分研究了 GTD建模下基于雷达数据融合的成像技术,着重分析了同视角多频带雷达数据融合成像技术和多频带多视角雷达数据融合成像技术。给出了一维雷达回波信号稀疏表示模型以及二维雷达回波信号稀疏表示模型,针对已知的子频带子孔径雷达回波数据,利用贝叶斯压缩感知（BCS）和方差成分扩张压缩方法（ExCoV）完成稀疏信号求解,实现雷达回波数据融合拓宽并完成高分辨成像,分析了不同噪声情况下不同重构方法实现数据融合对于成像质量的影响,在低信噪比下实现雷达回波数据融合高分辨成像。第三部分研究了基于张量方法的三维雷达成像技术。首先分析了三维成像基本原理、建立了三维雷达信号稀疏表示模型,研究了基于矢量化压缩感知的三维雷达成像方法,提高了三维雷达成像的质量。其次针对矢量化压缩感知成像方法时间复杂度高、空间复杂度大的问题,利用三维雷达回波数据的内在联系,采用张量多维度压缩感知算法MD-NSL0对三维数据直接处理,三维成像过程空间、时间复杂度明显降低,为三维成像在普通计算机上的实现提供了解决思路。

关键词：高分辨成像信号稀疏表示压缩感知散射中心建模多雷达数据融合成像三维成像