基于FGG NUFFT的穿墙成像雷达快速BP算法

针对穿墙成像雷达后向投影(Back Projection,BP)算法存在计算复杂度较高、内存需求较大等问题,本文提出了一种基于快速高斯网格化的非均匀快速傅里叶变换(Fast Gaussian Gridding Nonuniform Fast Fourier Transform,FGG NUFFT)成像算法,该算法能够有效加速BP算法。对经过联合熵值法抑制墙体杂波后得到的目标回波数据,首先将BP算法中像素点幅值与高斯核函数反卷积消除高斯平滑的影响,然后对均匀数据进行快速傅里叶变换,最后对得到的数据进行卷积运算实现对数据均匀平滑输出。该方法预先划分网格并存储系数,避免了重复运算。通过对基于时域有限差分法(Finite Different-Time Domain,FDTD)的仿真软件GprMax2D/3D所获得的穿墙雷达数据进行处理,仿真实验证明该方法在保证成像质量的情况下,有效降低计算复杂度与内存需求。     

基于双重Toeplitz矩阵填充的阵元受损MIMO雷达DOA估计

在阵元受损下多输入多输出(Multiple Input Multiple Out, MIMO)雷达的虚拟阵列中存在虚拟阵元部分缺失,使得传统波达方向(Direction of Arriual, DOA)估计方法无法有效估计目标DOA。矩阵填充可以利用随机分布的少量采样元素恢复出完整矩阵,但阵元受损使得虚拟阵列协方差矩阵会出现结构性缺失数据,导致传统矩阵填充方法失效。为此,文中利用阵列协方差矩阵的双重Hermite Toeplitz结构和低秩特性,构建一种改进的低秩矩阵填充模型,并分别使用凸优化工具箱(CVX)和交替方向乘子法求解该模型获得完整的协方差矩阵,最后利用RD-ESPRIT算法获得目标的DOA估计值。仿真结果表明,文中的方法能对阵元受损带来的结构性缺失元素进行有效重构,从而提高了目标DOA估计性能。     

基于张量分解的互质阵MIMO雷达目标多参数估计方法

该文提出了一种基于双基地互质阵列(CPA)多输入多输出(MIMO)雷达的多目标波离方向角(DOD)、波达方向角(DOA)和多普勒频率估计算法。收发阵列各由两个满足互质结构的稀疏均匀子线阵组成。时域的快拍序列同样由两个互质的稀疏均匀采样构成。算法利用张量因子分解得到分别包含DOD, DOA和多普勒频率信息的3个流形矩阵,再从中构造出具有范德蒙德矩阵结构的虚拟流形矩阵。为了提高估计精度,还提出了一种基于特征值分解的误差抑制算法,并通过旋转不变子空间算法(ESPRIT)求取各目标的3个待估参数。与传统算法相比,该算法通过构造均匀虚拟阵列和虚拟快拍提高参数估计性能,且不会产生模糊,避免了谱峰搜索和额外的配对过程。仿真实验验证了该算法有效性。     

一种双基地MIMO雷达快速多目标定位方法

该文研究了双基地MIMO雷达测向交叉多目标定位方法,提出了一种基于传播算子的双基地MIMO雷达快速多目标定位算法。该方法避免了一般子空间方法中占主要运算量的协方差矩阵估计和奇异值分解,不需要二维谱峰搜索,在保证二维方位角估计性能的基础上,降低了运算复杂度。利用矩阵的初等变换以及矩阵、矩阵特征值和特征值对应的特征向量三者之间的关系,该算法所估计二维方位角参数能自动配对,不需要额外的配对运算。最后仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测

针对传统体制雷达对高速运动目标不能进行长时间有效相参积累检测问题,该文提出了一种基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测方法。该方法利用MIMO噪声雷达在短时间内输出的多路回波数据进行相参并行处理来取代回波数据的长时间相参积累检测,以避免距离走动,径向速度变化以及反射截面积(RCS)快起伏等非平稳因素对目标检测的影响,有效实现了多个高速运动目标的无模糊检测。仿真结果验证了MIMO噪声雷达在高速运动目标检测方面的优越性。     

基于自适应加权非凸正则化和全变分的稀疏SAR成像

针对传统压缩感知(Compressive Sensing,CS)重构算法成像精度低及抗噪性能差等问题,提出了一种基于自适应加权极小极大凹罚函数和全变分的稀疏合成孔径雷达(Synthetic Aperture Imaging Radar,SAR)成像重建方法。首先,将加权思想同非凸函数簇中的极小极大凹罚函数结合,以进一步促进解的稀疏性;然后,与全变分判罚函数线性组合构成复合正则化器,以进一步提高抗噪性能;最后,采用交替方向乘子法求解该成像模型,并在求解过程中使用方位-距离解耦算子替换测量矩阵及其厄米特转置以减少存储空间。仿真与实测数据处理结果表明,所提方法相比于其他算法有更好的聚焦性能和重建精度。     

多输入多输出阵列的机载前视雷达成像算法

机载前视成像有着很多潜在的应用,如在能见度很低的天气实现飞机的导航和盲降等.针对一种基于多输入多输出布阵的机载前视成像系统,通过结合调频变标算法和波束形成技术,推导出了适用于该机载前视成像雷达系统的成像算法,根据实际的飞行参数进行仿真实验.仿真结果表明:该算法可以对目标场景进行精确的成像;该系统与普通线阵前视合成孔径雷达相比,不仅避开了须求高重复脉冲周期的问题,也大大减少了天线阵列中使用的阵元数.     

倾斜阵列下奇异值分解穿墙雷达杂波抑制

天线阵列与墙体之间的未知倾斜角会影响超宽带穿墙雷达目标位置探测与成像。针对天线阵列不平行于墙体时引起的目标偏移与墙体杂波难于抑制的问题,提出时延校正的基于Jacobi奇异值分解的杂波抑制算法。即首先通过时延校正使得天线阵列等效于平行于墙体放置,再通过单边Jacobi实现奇异值分解,获取正交性好的奇异向量,利用子空间投影抑制墙体杂波,最后对目标进行探测与成像。仿真结果表明经过该方法处理后可准确定位目标,并且能够获得较好的墙体杂波抑制效果,成像的目标杂波比有了明显提高。     

基于透射系数的穿墙雷达墙体参数估计

超宽带穿墙雷达中未知墙体参数估计精度直接影响目标位置定位和成像质量。针对该问题,文中提出了一种基于透射系数的未知墙体参数估计方法。该方法首先通过计算电磁波穿透墙体时的透射系数推导出振幅衰减系数;然后,结合传播时延与墙体参数的非线性关系,利用牛顿迭代法能够精确估计出未知墙体参数;最后,对结果进行了误差分析和比较,表明该方法在未知墙体参数估计中的可行性。文中利用时域有限差分方法进行电磁建模,其仿真数据验证了墙体参数估计算法的有效性。     

基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测

在太赫兹高分辨引信系统中,引信与目标的相对运动会引起高分辨距离像剧烈变形,从而严重影响目标的检测。针对太赫兹引信扩展目标检测问题,提出了一种基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测方法。该方法利用波形对比度最优准则来估计雷达与目标之间的相对运动速度,进而实现运动补偿和恒虚警率目标检测,从而显著提高了太赫兹引信的目标检测性能。该方法简单并且在低信噪比的情况下也能有很好的检测效果。仿真实验验证了所提方法的优点和有效性。