雷达目标三维成像算法研究

逆合成孔径雷达三维成像技术可有效揭示雷达目标散射源的空间分布;相比于传统的距离向和方位向二维成像,三维成像又增加了俯仰向的分辨能力,可以识别雷达目标高度方向的散射源分布情况。从雷达目标回波信号分析出发,探讨了三维成像的基本公式及算法。距离向分辨采用传统的FFT(快速傅里叶变换)实现,方位向和俯仰向分辨运用卷积反投影算法实现。讨论了两种实现方位向和俯仰向成像的投影插值算法,即二维投影插值法和直接投影法,与传统的二维投影插值算法比较,直接投影法具有计算速度快和计算精度高的优点。     

单脉冲三维成像中基于ISAR像的角运动参数估计与补偿方法

介绍了单脉冲三维成像的原理,分析了目标角运动对成像的影响;针对由于目标角运动产生的差波束方向图调制问题,提出了基于ISAR像的角运动参数估计与补偿方法：首先用预偏置技术减小多普勒谱展宽,利用自’适应窗选取多个ISAR像中的孤立散射点,然后将测角结果进行加权平均作为参数估计值,实现角运动补偿。仿真结果证实了本方法的有效性。     

舰船目标单脉冲雷达三维成像技术

单脉冲雷达三维像和ISAR像相比与目标的物理尺寸相一致,在精密制导中具有重要的意义．本文分析了舰船目标三维转动引起的多普勒频移的特点,提出了在相干处理时间内利用解调频技术分离各散射点的方法．针对单脉冲测角会出现的角闪烁现象,给出了处理角闪烁的力法。仿真结果表明,本文的方法成像质量较好。     

稀疏阵列L 型MIMO 雷达运动目标三维成像方法

针对L型多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达对空中运动目标三维成像天线数目较多问题,提出了发射阵列采用稀疏布阵的L型MIMO雷达三维成像方法。该文首先分析了MIMO雷达发射阵列的稀疏布阵方式,其次结合压缩感知理论具体阐述了基于稀疏阵列的三维成像方法。该方法在大幅减少L型MI-MO雷达发射天线的条件下,实现了对运动目标的单次快拍三维成像,不仅有效避免了目标机动带来的运动补偿难题,同时又降低了系统的硬件复杂度,便于工程应用。最后利用仿真实验验证了本文方法的有效性和可行性。     

基于抛物线拟合方法的提高雷达测距精度研究

常规的测量方法是通过脉冲压缩后的功率谱对应的最大采样值点来确定目标的距离。受采样率、FFT点数等参数的影响,这种最大值法得到的距离信息可能存在着较大误差。利用距离谱上的最大值点及其左右最近的一个点,文章提出了一种抛物线拟合方法,可以有效地提高雷达的测距精度。仿真实验验证了方法的有效性。     

步进跟踪模式下的单脉冲雷达三维成像技术研究

逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar,ISAR）可以对飞机、舰船与空间目标等进行成像,在军事和民事应用中具有重要的意义。ISAR三维成像可以克服传统二维成像中的几何失真、方位向定标难与图像投影平面未知等问题,有利于对目标进行分类和识别,是ISAR技术的重要发展趋势之一。本文主要对单天线ISAR、干涉ISAR（interferometric ISAR,InISAR）、阵列ISAR等不同体制的三维成像进行介绍。在此基础上,对各种体制的研究现状进行了总结,并对未来的发展方向进行了分析。

     

水下目标物三维激光重建方法研究

文中提出了一种水下线激光的三维重建系统,由相机、绿色线形激光器和转台组成,通过对系统扫描获得的图像进行分析与处理,实现对目标区域的三维重建。采用边缘检测算法与基于极值法的高斯拟合法相结合的条纹中心提取算法,利用坐标转换公式,得到相应的三维点云坐标。点云处理方面,将alpha shapes边界提取算法和Delaunay三角剖分相结合,实现对点云的滤波与重建。针对实验中由于光线在不同介质表面折射造成的视角误差问题,提出了一种折射校正算法,并用已知尺寸的标准球进行了误差实验。结果表明,在500~1200 mm的工作距离内,系统可以实现对水下目标物体及区域的三维形貌还原,重建误差小于0.6 mm,满足设计要求,为水下三维重建技术提供新的参考。     

基于共形几何代数的圆拟合方法实现

提出一种基于共形几何代数的圆拟合算法,通过将欧式空间嵌入到共形空间,圆可以表示为向量形式,共形空间中点与圆的内积,则表示了点与圆的位置关系.可以证明,通过附加两个变量,圆就可以表示为平面,用圆代替超平面作为决策面,可以降低某些问题的计算复杂度.针对Visual Basic数值计算能力的不足,不利于系统开发;介绍基于共形几何代数圆拟合算法及其基于VB和Matrix VB的实现,该方法将Matlab的强大计算功能与VB的Windows用户界面开发方面的优势结合起来,充分发挥了各自优势,缩短了软件的开发周期.软件测试结果表明,计算方法正确,计算速度快,系统资源消耗少,操作简便易行,能满足数据拟舍的要求.     

一种在对极几何约束下重建三维物体的方法

本文在用对极几何关系重建三维物体的基础上,提出了利用量小二乘法和迭代法相结合的基础矩阵求解算法,推导了新的评价函数作为迭代的误差测度.在每次迭代时,以评价函数作为测度来排除具有较大误差的图象点,而对保留的误差较小的点乘以适当的权值,因此得到精度较高的基础矩阵。实验表明,我们的重建方法比已有算法运算精度更高,性能更稳定,且具有良好的抗噪声性能。     

基于进动的旋转对称弹头雷达成像方法

ISAR成像是弹道中段目标识别的重要手段.与弹道中段弹头进动引起的相对雷达的姿态变化相比,轨道运动引起的相对雷达的姿态变化相当缓慢,导致所需成像积累时间过长,且弹头的进动为基于轨道运动的成像的运动补偿带来了很大的困难.从旋转对称体的目标特性出发,本文建立了进动旋转对称弹头的多普勒域回波模型,从数学上推导了多普勒域回波的时频分布特性,并研究了进动目标的成像平面,从而提出了利用进动引起的目标相对雷达视线姿态变化进行弹道中段弹头ISAR成像的方法.与基于轨道运动的ISAR成像方法相比,该方法具有成像积累所需时间短、不需要进行复杂运动补偿的特点.仿真结果表明,本文提出的成像方法能有效解决旋转对称弹道中段弹头的成像问题.     

基于背景重构的运动对象越界侦测方法

提出了一种基于背景重构的运动对象越界侦测方法,该算法利用当前视频图像和背景视频图像,通过差分法获取运动对象模型和背景差值,再利用运动对象模型的连续性绘制运动对象轨迹,对轨迹和警戒线交叉方程进行越界侦测。同时,利用当前视频图像融合背景图像生成新的背景图像,能有效保证识别算法的自适应性,提高侦测结果的准确性。     

基于chirplet的弹道目标逆合成孔径雷达回波分解

尾附体回波分量的分离是改善弹道目标主体ISAR成像质量的关键。该文建立了主体和尾附体的LFM回波模型,构建了慢时间域单频信号回波,分析了主体和尾附体的瞬时多普勒差异,提出了一种基于chirplet的慢时间域分解方法,将主体回波分解为若干线性调频信号,并重构了主体及尾附体回波,给出了具体实现步骤,仿真实验结果表明,ISAR成像质量较分离前有显著提高。     

基于二维ISAR图像序列的雷达目标三维重建方法

该文基于刚体目标3维运动过程中的几何不变性,将因子分解法引入ISAR图像处理领域,成功实现了雷达目标从2维到3维的重建。文中基于卡尔曼滤波和最邻近数据关联准则完成不同姿态下2维散射中心的关联,应用因子分解法进行目标结构的分层重建,最后给出评判准则检验重建性能。仿真实验证明,该文方法简单易行,能够有效实现单天线ISAR 3维成像。     

基于DDS技术的三坐标雷达目标模拟器

针对一种三坐标雷达故障检测和在线模拟训练需求,文中设计一款雷达目标模拟器。该目标模拟器基于直接数字频率合成技术,采用数字信号处理器+现场可编程阵列+直接数字频率合成硬件架构,通过软件配置生成一组和、差模拟中频回波信号,可模拟特定方位、俯仰以及距离的雷达目标回波。采用该目标模拟器进行系统联试,结果表明该模拟器控制简单、运行稳定,便于扩展。     

基于外场测试数据的机动目标ISAR数据产生方法

机动目标成像识别是ISAR领域研究的热点,通常用散射点模型仿真数据来研究机动目标成像.提出了基于外场测试数据的插值变采样机动目标数据产生方法,以匀加速运动模型为例,给出机动目标慢时间插值信号产生模型和傅里叶变换插值变采样算法,利用该方法可产生不同机动参数要求的机动目标ISAR数据.以仿真信号和外场实验数据插值处理为例对该方法进行了验证,给出了原始数据和插值数据的ISAR成像结果.该方法对研究非合作机动目标ISAR成像有很好的应用前景.     

基于多姿态角下一维距离像的雷达目标三维成像

本文根据目标散射中心在雷达视线上的几何投影关系,分析了由多姿态角下一维距离像对雷达目标进行三维成像的基本原理和散射中心关联等技术难点,提出了基于聚类分析的散射中心关联和三维成像算法.最后,本文采用GTD散射模型生成的回波数据和暗室测量数据进行成像实验,验证了该算法具有实现简单、成像效果稳定等优点.     

基于目标指示的两坐标警戒雷达目标高度补偿状态估计

为了克服现有目标高度补偿算法存在的模型假设不合理、实际应用效果难以保证等问题,本文以目标恒海拔等速运动为前提,利用协同单元提供的目标指示信息,对两坐标雷达的空间目标跟踪问题重新进行了研究.首先根据不同坐标系间的转换关系,构建了目标高度的准确表达式.然后通过恒等变换和合理的近似,得到了目标高度的估计公式,并利用绝对值不等式和柯西-施瓦茨不等式,推导得到了高度估计公式的误差.最后联合目标高度估计公式和两坐标雷达的缺维量测方程,采用扩展卡尔曼滤波方法,实现了目标空间状态的估计.仿真结果表明:本文算法可有效地对目标高度进行补偿,获得稳定、可靠的目标空间状态估计,从而为两坐标雷达目标空间状态估计问题提供了相对有效完善的解决方法.     

基于目标场景结构化稀疏重构的三维雷达成像方法

基于成像场景散射强度稀疏表示的3维雷达成像结果对目标的外形几何细节体现较差,不利于目标识别。该文首先分析了目标在成像场景内散射强度的结构化特征,然后以散射点梯度信息进行了结构化稀疏表示,构建了基于目标散射强度梯度变化的结构化稀疏重构模型,最后通过改进的联合正交匹配追踪算法重构出目标3维图像。实验结果表明,该方法具有较好...     

雷达空中目标三维航迹生成方法研究

为满足导弹抗干扰仿真实验对目标航迹模拟的要求,对空中目标机动飞行动作进行分析,从航迹建模的角度总结空中目标航迹特征;基于贝塞尔曲线原理,提出一种图形化的三维航迹建模方法,并以一段复杂航迹为例,详细论述该方法的建模思想和建模过程;提出一种能够准确将航迹数学模型转换为航迹数据的计算方法,并给出了该方法的具体计算过程。最终的...