基于修正牛顿法的双基ISAR空变补偿快速成像与几何校正图像定标方法

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作者 符吉祥 张超 +4 位作者 邢文洁 陈洪猛 闫群 李军 刘丹 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期1253-1275,共23页

双基逆合成孔径雷达(Bi-ISAR)因其卓越的反隐身与抗干扰性能,受到广泛关注。然而,Bi-ISAR成像过程中双基角的变化会导致图像出现空变散焦和几何畸变,严重影响后续信息提取与目标识别的精度。为解决上述问题,该文提出了一种基于修正牛顿... 双基逆合成孔径雷达(Bi-ISAR)因其卓越的反隐身与抗干扰性能,受到广泛关注。然而,Bi-ISAR成像过程中双基角的变化会导致图像出现空变散焦和几何畸变,严重影响后续信息提取与目标识别的精度。为解决上述问题,该文提出了一种基于修正牛顿法的Bi-ISAR空变补偿快速成像与几何校正图像定标方法。该方法以Bi-ISAR成像结果的图像熵为代价函数,以空变系数和转动参数为优化变量,构建优化方程。通过对传统牛顿法进行修正,确保海森矩阵的正定性,从而保证代价函数在每次迭代中沿下降方向优化。通过求解该优化方程最小化图像熵,同时估计得到转动参数,进而构建几何校正函数并计算分辨率因子,实现对最终成像结果的几何校正与定标。所提方法可同步校正空变散焦误差与几何畸变,且为数据驱动模式(无需先验参数),对初始图像质量要求较低。此外,受益于牛顿法的二次收敛特性,相较于其他方法,该方法具有更高的计算效率。最后,通过对点目标仿真、电磁计算以及地面等效实验数据的处理与对比分析,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 双基逆合成孔径雷达 牛顿法 二维空变补偿 图像最小熵 几何校正定标

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双基角变化率约束下的双基地ISAR成像边界分析及快速成像弧段选取试验验证

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作者 陈洪猛 华煜明 +5 位作者 余汉晨 周锐 李响 李军 刘丹 杜鑫 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期1170-1195,共26页

双基地ISAR(Bi-ISAR)成像技术在空天目标探测和识别等领域具有广阔的应用前景,然而由于双基构型的复杂多变,不同观测构型下的成像性能存在较大差异性,甚至会出现某些观测构型下的成像弧段无法进行二维成像的情况,因此快速准确地筛选出... 双基地ISAR(Bi-ISAR)成像技术在空天目标探测和识别等领域具有广阔的应用前景,然而由于双基构型的复杂多变,不同观测构型下的成像性能存在较大差异性,甚至会出现某些观测构型下的成像弧段无法进行二维成像的情况,因此快速准确地筛选出有用的Bi-ISAR成像弧段非常必要。针对空中运动目标的成像边界与成像弧段快速优选需求,该文提出了一种基于双基角一阶变化率约束的Bi-ISAR成像边界分析与快速成像弧段选取方法。首先构建了空中运动目标Bi-ISAR成像模型,推导出了与双基角一阶变换率相关的双基斜距历程表达式;然后分别从距离走动量和方位二次相位两个维度,建立了双基角一阶变化率与Bi-ISAR成像性能的理论边界,并分别给出了各自独立的成像边界约束条件;最后基于最小融合准则,给出了双基角一阶变化率约束下的Bi-ISAR成像边界,证明了基于双基角一阶变化率的边界约束等效为对Bi-ISAR成像弧段的选取,并基于仿真数据和实测数据进行了验证,仿真数据和实测数据的处理结果均验证了该文方法的有效性。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 成像边界 成像弧段 双基角一阶变化率 快速成像弧段选取

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双基地ISAR稀疏孔径机动目标MTRC补偿成像算法

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作者 朱瀚神 胡文华 +3 位作者 郭宝锋 焦丽婷 朱晓秀 朱常安 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2022-2030,共9页

针对双基地逆合成孔径雷达(bistatic inverse synthetic aperture radar,Bi-ISAR)稀疏孔径条件下机动目标的越距离单元徙动(migration through range cells,MTRC)补偿难的问题,提出了一种将Keystone变换与加权l 1范数稀疏约束最优化算... 针对双基地逆合成孔径雷达(bistatic inverse synthetic aperture radar,Bi-ISAR)稀疏孔径条件下机动目标的越距离单元徙动(migration through range cells,MTRC)补偿难的问题,提出了一种将Keystone变换与加权l 1范数稀疏约束最优化算法相结合的补偿并成像的算法。Bi-ISAR稀疏孔径机动目标回波完成平动补偿后,假设目标图像各像元稀疏非同分布,对每个距离单元建立含Keystone变换参数与时变双基地角的变尺度傅里叶变换稀疏基,使用加权l 1范数稀疏约束最优化算法逐距离单元恢复方位向的散射系数并成像。实验结果证明了所提算法的有效性和鲁棒性。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 稀疏孔径 机动目标 越距离单元徙动

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一种基于CoSaMP的双基地ISAR稀疏孔径机动目标成像方法

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作者 胡文华 朱瀚神 +2 位作者 郭宝锋 薛东方 朱常安 《兵工自动化》 2022年第9期72-75,共4页

针对双基地逆合成孔径雷达稀疏孔径条件下对机动目标成像会发生散焦的问题,通过建立包含旋转角加速度与旋转初速度的比值γ和双基地时变角度的符合目标回波特性的稀疏基,结合CoSaMP算法对稀疏孔径信号进行机动目标的求解成像,仿真验证... 针对双基地逆合成孔径雷达稀疏孔径条件下对机动目标成像会发生散焦的问题,通过建立包含旋转角加速度与旋转初速度的比值γ和双基地时变角度的符合目标回波特性的稀疏基,结合CoSaMP算法对稀疏孔径信号进行机动目标的求解成像,仿真验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 机动目标 稀疏孔径 压缩感知

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基于二体模型的空间目标双基地ISAR回波模拟 被引量：7

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作者 郭宝锋 尚朝轩 +1 位作者 王俊岭 高梅国 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期1771-1779,共9页

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于二体模型的双基地逆合成孔径雷达(bistatic inverse synthetic aperture radar,ISAR)回波模拟方法。该方法利用二体运动模型模拟空间目标的在轨运动,考虑了目标平稳运动及三轴姿稳转动引起... 针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于二体模型的双基地逆合成孔径雷达(bistatic inverse synthetic aperture radar,ISAR)回波模拟方法。该方法利用二体运动模型模拟空间目标的在轨运动,考虑了目标平稳运动及三轴姿稳转动引起的散射点相对雷达视角变化,并加入目标的高速运动特性,生成了双基地逆合成孔径雷达的基带回波数据,并给出了双站雷达对目标可视区域的判定方法。最后,进行了仿真实验,仿真结果表明,二体模型与实际目标的运动轨道误差很小,同时,成像结果能够很好的反映目标的姿态变化特性。该回波模拟方法有利于空间目标的精确成像,并对成像试验的实施具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 二体模型 空间目标 回波模拟

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双基地ISAR越距离单元徙动分析与校正方法 被引量：4

6

作者 韩宁 尚朝轩 +1 位作者 何强 董健 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2013年第3期49-52,57,共5页

空间目标双基地ISAR成像中,散射点的越距离单元徙动会造成目标像距离维的散焦,为解决此问题,研究了相应的越距离单元徙动校正方法。针对中频直接采样匹配滤波非相参双基地ISAR,以空间目标为研究对象,分析了成像期间双基地角固定不变时... 空间目标双基地ISAR成像中,散射点的越距离单元徙动会造成目标像距离维的散焦,为解决此问题,研究了相应的越距离单元徙动校正方法。针对中频直接采样匹配滤波非相参双基地ISAR,以空间目标为研究对象,分析了成像期间双基地角固定不变时越距离单元徙动发生的原因,并以此为基础,借鉴单基地ISAR越距离单元徙动的校正思路,提出利用Keystone变换对目标像越距离单元徙动进行校正的方法,最后利用空间目标理想散射点模型对算法进行了仿真验证。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 越距离单元徙动 KEYSTONE变换 中频直接采样

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基于双基地ISAR的极坐标格式算法及其改进算法 被引量：5

7

作者 朱小鹏 张群 李宏伟 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期388-394,共7页

通过对双基地逆合成孔径雷达(Bistatic-ISAR)回波信号模型进行分析,得出双基地ISAR回波信号在空间波数域的分布特性及其支撑区范围;在此基础上,提出了适于双基地ISAR的极坐标格式算法(PFA),该算法采用距离向线性插值和方位向非线性插值... 通过对双基地逆合成孔径雷达(Bistatic-ISAR)回波信号模型进行分析,得出双基地ISAR回波信号在空间波数域的分布特性及其支撑区范围;在此基础上,提出了适于双基地ISAR的极坐标格式算法(PFA),该算法采用距离向线性插值和方位向非线性插值的方法实现极坐标到直角坐标的变换;此外,针对插值运算复杂度高的问题,在距离向插值中,引入Chirp-Z变换代替距离向线性插值,并结合方位向非线性插值提出了基于Chirp-Z变换的双基地ISAR的PFA算法;最后通过对点目标模型的仿真验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达(Bistatic-ISAR) 极坐标格式算法(PFA) CHIRP-Z变换

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基于稀疏分解的双基地ISAR—维距离成像方法 被引量：2

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作者 韩宁 尚朝轩 +1 位作者 何强 董健 《信号处理》 CSCD 北大核心 2012年第1期54-59,共6页

双基地ISAR成像中,一维距离像分辨率不仅受发射信号带宽限制,同时还受制于成像双基地角,最终导致双基地ISAR距离像分辨率远低于同等带宽的单基地ISAR。为了解决双基地角造成的一维距离像分辨率下降问题,在研究双基地ISAR目标基带回波稀... 双基地ISAR成像中,一维距离像分辨率不仅受发射信号带宽限制,同时还受制于成像双基地角,最终导致双基地ISAR距离像分辨率远低于同等带宽的单基地ISAR。为了解决双基地角造成的一维距离像分辨率下降问题,在研究双基地ISAR目标基带回波稀疏性的基础上,提出了利用目标基带回波信号稀疏分解系数生成一维距离像的方法。构建稀疏分解冗余基的等效延迟时间单元越短,则距离像分辨率越高,基于此思路,首先构造出与半双基地角余弦成正比,且与发射信号带宽成反比的延迟时间单元,然后利用此延迟时间单元构建冗余基,最后基于推广的正则化FOCUSS算法估计基带信号的稀疏表示,得到分辨率不受双基地角影响的目标一维距离像。空间目标理想散射点的仿真实验验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 稀疏分解 冗余基 距离像

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低信噪比下双基地ISAR一维距离成像分辨率增强方法 被引量：1

9

作者 陈文峰 吕明久 +3 位作者 夏赛强 向龙 杨军 马晓岩 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期2484-2490,共7页

针对双基地角使双基地ISAR(B-ISAR)1维距离成像分辨率下降的问题,该文提出基于多量测向量(MMV)模型的复数近似消息传递(MCAMP)的B-ISAR 1维距离成像分辨率增强算法。首先,建立距离联合稀疏模型。然后,通过向量化处理将联合稀疏问题转换... 针对双基地角使双基地ISAR(B-ISAR)1维距离成像分辨率下降的问题,该文提出基于多量测向量(MMV)模型的复数近似消息传递(MCAMP)的B-ISAR 1维距离成像分辨率增强算法。首先,建立距离联合稀疏模型。然后,通过向量化处理将联合稀疏问题转换为块稀疏复数基追踪去噪问题,利用Kronecker积提出MCAMP算法进行求解,以得到不受双基地角影响的1维距离像。最后,通过快速傅里叶变换(FFT)代替矩阵与矩阵相乘进一步减少了计算复杂度,进而提高了算法的实现效率。仿真成像结果验证了所提方法在重构精度和重构时间方面的优势。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 高分辨距离像 复数近似消息传递 压缩感知

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基于轨道误差搜索的双基地ISAR包络对齐算法 被引量：6

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作者 赵会朋 王俊岭 +2 位作者 高梅国 郭宝锋 马少闯 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1235-1243,共9页

针对空间目标这一应用背景提出了一种基于轨道信息的双基地逆合成孔径雷达包络对齐算法。首先推导了空间目标位置预报误差与慢时间之间的函数关系,分析表明,成像时间内轨道预报误差可用慢时间的二阶函数表示。在此基础上,利用轨道预报... 针对空间目标这一应用背景提出了一种基于轨道信息的双基地逆合成孔径雷达包络对齐算法。首先推导了空间目标位置预报误差与慢时间之间的函数关系,分析表明,成像时间内轨道预报误差可用慢时间的二阶函数表示。在此基础上,利用轨道预报值和轨道误差搜索结果通过在频域补偿相位的方式完成了一维距离像包络的精确对齐。参数搜索过程中,确定了误差速度和加速度的搜索步进量,并以二维图像的对比度作为代价函数。仿真结果表明,相比于传统基于回波相关性的包络对齐算法,该算法更适用于因双基地角和极化失配等因素导致信噪比较低的双基地回波。 展开更多

关键词 空间目标 双基地逆合成孔径雷达 低信噪比 轨道误差搜索 包络对齐

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同步误差条件下的空间目标双基地ISAR自聚焦算法 被引量：1

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作者 韩宁 王立兵 +2 位作者 郭宝锋 董健 李宝晨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1284-1291,共8页

以空间目标为研究对象,针对双基地雷达时间、空间及频率同步误差导致的逆合成孔径雷达图像散焦问题,提出基于离散多项式相位变换的自聚焦算法。算法首先将目标平动、转动及同步误差导致的相位项统一建模为高阶多项式,利用离散多项式相... 以空间目标为研究对象,针对双基地雷达时间、空间及频率同步误差导致的逆合成孔径雷达图像散焦问题,提出基于离散多项式相位变换的自聚焦算法。算法首先将目标平动、转动及同步误差导致的相位项统一建模为高阶多项式,利用离散多项式相位变换方法估计高阶多项式系数并据此构建补偿相位项,完成高阶相位补偿。最后进行方位压缩得到高聚焦度的二维ISAR像。算法通过选取合适的延时参数及成像积累时间可得到高精度参数估计及相位补偿,理论分析和仿真校验了算法性能优于常用的非参数化自聚焦算法。 展开更多

关键词 空间目标 双基地逆合成孔径雷达 自聚焦 多项式相位变换

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基于加权l_(1)范数优化的双基地ISAR稀疏成像算法 被引量：6

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作者 薛东方 朱晓秀 +2 位作者 胡文华 郭宝锋 曾慧燕 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期944-953,共10页

针对低信噪比条件下实现双基地逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)稀疏孔径成像时重构质量较差的问题,提出了一种基于加权l_(1)范数优化的高分辨成像算法。首先,假设各像元稀疏非同分布,利用贝叶斯准则和最大后验... 针对低信噪比条件下实现双基地逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)稀疏孔径成像时重构质量较差的问题,提出了一种基于加权l_(1)范数优化的高分辨成像算法。首先,假设各像元稀疏非同分布,利用贝叶斯准则和最大后验概率估计将双基地ISAR稀疏孔径成像问题转化为加权l_(1)范数约束问题,建立成像模型;然后,利用柯西-牛顿算法进行加权l_(1)范数约束最优化问题的求解,实现目标图像重构。由于假设各像元独立非同分布,故通过像元加权的方式更好地利用了目标的能量聚集和结构特性,提高了成像质量。最后,仿真实验验证了算法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 稀疏孔径 加权l_(1)范数 压缩感知 优化理论

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基于快速SBL的双基地ISAR成像 被引量：6

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作者 朱晓秀 胡文华 +1 位作者 郭宝锋 郭城 《雷达科学与技术》 北大核心 2019年第3期289-298,共10页

针对稀疏孔径条件下双基地ISAR成像分辨率低、运算时间长等问题,提出了一种基于快速稀疏贝叶斯学习的高分辨成像算法。首先,建立基于压缩感知的双基地ISAR稀疏孔径回波模型,然后将整个二维回波数据进行分块处理,并假设目标图像各像元服... 针对稀疏孔径条件下双基地ISAR成像分辨率低、运算时间长等问题,提出了一种基于快速稀疏贝叶斯学习的高分辨成像算法。首先,建立基于压缩感知的双基地ISAR稀疏孔径回波模型,然后将整个二维回波数据进行分块处理,并假设目标图像各像元服从高斯先验,建立稀疏贝叶斯模型,再利用快速边缘似然函数最大化方法求解得到高质量目标图像,最后将所求的每块回波对应的目标图像合成整个二维图像。由于采取了分块处理,在每块图像重构时减少了数据存储量和计算量。另外,相比于传统的稀疏贝叶斯学习求解方法,本文所提快速算法在保证重构质量的同时进一步缩短了运算时间,仿真实验验证了算法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 稀疏孔径 稀疏贝叶斯学习 快速边缘似然函数最大化

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低信噪比下二维联合快速超分辨B-ISAR成像方法 被引量：3

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作者 陈文峰 李少东 +1 位作者 杨军 马晓岩 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期840-848,共9页

双基地ISAR成像分辨率受限于信号带宽和方位积累时间,且成像质量受噪声影响严重.本文在充分考虑回波的二维联合稀疏特征基础上,提出二维联合字典下的矩阵复数近似消息传递超分辨快速成像算法.在构建双基地ISAR的二维联合超分辨成像模型... 双基地ISAR成像分辨率受限于信号带宽和方位积累时间,且成像质量受噪声影响严重.本文在充分考虑回波的二维联合稀疏特征基础上,提出二维联合字典下的矩阵复数近似消息传递超分辨快速成像算法.在构建双基地ISAR的二维联合超分辨成像模型基础上,首先通过向量化处理,将二维超分辨成像问题转换为复数基追踪去噪问题;其次通过两种策略实现复数基追踪去噪问题的快速求解,一是利用向量化与Kronecker积的关系,推导出矩阵形式复数近似消息传递算法,从而避免向量化处理带来的大矩阵运算量和大存储量问题;二是为进一步减少单次迭代的运算量,将矩阵乘法等效为二维快速傅里叶变换.最后,利用本文算法在迭代过程中对噪声阈值不断精确逼近,提高算法在低信噪比下的成像能力.仿真数据成像结果验证了本文算法的有效性. 展开更多

关键词 双基地逆合成孔径雷达 二维超分辨成像 复数近似消息传递 压缩感知

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