基于压缩感知的干涉逆合成孔径雷达成像研究

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逆合成孔径雷达二维及三维成像方法研究

逆合成孔径雷达二维及三维成像方法研究逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，简称ISAR）是一种利用目标自身运动与雷达固定位置之间的相对运动合成雷达图像的技术。

通过ISAR技术，可以获取目标的高分辨率二维及三维图像，广泛应用于目标识别、目标定位和目标运动估计等领域。

ISAR成像方法主要包括以下几个步骤：目标运动补偿、回波数据预处理、回波数据二维成像和目标重构等。

首先，对于飞行器或者舰船等复杂目标，其运动状态会对成像质量产生很大影响，需要通过目标运动补偿来消除运动造成的模糊现象。

运动补偿的目的是将运动目标的散射中心保持静止，以便有效合成高质量的雷达图像。

通常，可以通过航迹传感系统等设备提供的目标位置信息来实现目标运动补偿。

其次，为了提高图像质量，需要对回波数据进行预处理，主要包括回波数据的校正和滤波。

校正主要是根据雷达系统的特性对回波数据进行校正，以消除系统误差；而滤波则是为了去除回波数据中的噪声和杂波，以保证成像图像的清晰度和准确性。

接下来，通过对预处理后的回波数据进行二维成像，可以得到目标的二维逆合成孔径雷达图像。

在二维成像中，通常采用FFT等算法将频域数据转换为时域数据，并利用拉普拉斯变换等算法进行相位相干性校正，从而获得目标的准确位置和轮廓信息。

最后，通过将多个二维成像结果进行融合和叠加，可以得到目标的三维逆合成孔径雷达图像。

三维成像主要利用多个视角的二维逆合成孔径雷达图像，采用三维重构算法进行求解，从而获取目标的立体信息。

总之，逆合成孔径雷达二维及三维成像方法在目标识别和目标定位中有着广泛应用。

通过对目标回波数据的处理和分析，可以获取目标的高清晰度图像，为后续的目标识别和目标定位提供有力支持。

同时，随着雷达技术的不断发展和创新，逆合成孔径雷达成像方法也将进一步优化和完善，以满足更加复杂和高精度的目标成像需求。

基于压缩感知理论的合成孔径激光雷达成像算法

ｓｎｌａｌｇｍｅｈｄｂｓｄｏｈｏｒｓｅｅｓｎＣＳｈｏｙｉｐｏｏｅｏｒｄｃｈａｌｇｒｔｆｅｈｅｎｉａｓｍｐｉｔｏａｅｎｔｅｃｍｐｅｓｄｓｎｉｇ（）ｔｅｒｓｒｐｓｄｔｅｕｅｔｅｓｍｐｉａｅｏｃｏｓｉｇｎｎ
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３．空军工程大学科研部，西安７０５）１０１
摘
要：合成孔径激光雷达是一种主动式有源激光成像雷达，具有远高于微波合成孔径雷达的成像分辨它
率，能够实现对远距离目标的精细成像。由于激光信号的带宽极大，通的硬件设备难以满足奈奎斯特采样定理普
ａ Βιβλιοθήκη 航像的重构，后结合频率变标算法得到目标的高分辨二维图像。仿真结果表明运用新算法对合成孔径激光雷达的最回波信号进行采样，使用远低于奈奎斯特定理所规定的采样率完成信号采样，有效压低信号旁瓣，现对目标能并实

逆合成孔径雷达二维及三维成像方法研究

逆合成孔径雷达二维及三维成像方法研究逆合成孔径雷达二维及三维成像方法研究摘要：逆合成孔径雷达（InSAR）是一种基于雷达干涉测量原理的成像技术，广泛应用于地质灾害监测、地表形变测量等领域。

本文对逆合成孔径雷达二维及三维成像方法进行了系统研究和深入分析。

首先介绍了逆合成孔径雷达的基本原理，然后详细阐述了二维成像方法和三维成像方法的原理与流程，最后探讨了该技术的发展趋势和应用前景。

一、引言逆合成孔径雷达是一种基于合成孔径雷达技术的高分辨率成像方法。

该技术通过采集多个波束的雷达信号并进行干涉处理，可以得到具有高分辨率的地表形变图像。

在地质灾害监测、地表形变测量等领域，逆合成孔径雷达技术已经得到了广泛应用。

二、逆合成孔径雷达基本原理逆合成孔径雷达的基本原理是通过将多个雷达波束的信号进行干涉处理，得到具有高分辨率的成像结果。

首先，雷达系统向地表发射一束脉冲信号，然后接收地表反射回来的信号。

由于不同的波束具有微小的相位差，所以在接收到的信号中会存在相位差。

通过对多个波束的信号进行干涉处理，可以得到高分辨率的地表成像结果。

三、二维成像方法逆合成孔径雷达的二维成像方法主要包括基线解算、相位解缠和成像处理。

其中，基线解算是指通过基线测量计算出不同波束之间的相位差。

相位解缠是指通过解缠处理将复杂的相位差转化为真实的地表形变信息。

成像处理是指将解缠后的相位信息进行处理，得到二维地表形变图像。

四、三维成像方法逆合成孔径雷达的三维成像方法是在二维成像的基础上，引入多视图的观测数据，通过三维插值等处理方法，得到地表形变的三维分布图像。

该方法可以更全面地了解地表形变的空间分布情况，对于地质灾害的监测和预测具有重要意义。

五、发展趋势与应用前景随着卫星技术和雷达技术的不断发展，逆合成孔径雷达成像方法也在不断完善。

未来的发展趋势主要包括高分辨率、大覆盖范围和实时监测等方向。

逆合成孔径雷达技术在地质灾害监测、地震研究、油气勘探等领域具有广阔的应用前景。

逆合成孔径成像激光雷达低信噪比稀疏多孔径成像方法研究

ａｔｎｕａｉｔｅｔｏｎａｎｄｎａｕｒｃｒｕｎｄｉｔｔａｌｂａｋｇｏｌｇｈ．Ｆｏｈｉｅａｏｎ，ｏｖｌｓｒｔｓｒｓａｎｅｐａｒｅａｐｅｔｅｉａｉｅｈｏｄｉｏｓｄｉｓｒｕｒｍｇｎｇｍｔｓｐｒｐｏｅｎ
ＳｕｎＳｒｅＡｐｒｕｒｆＩｖｒｅＳｎｈｔｃｔｄｙｏｅｉ
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第３２卷第ｌ２期２１００年１２月
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基于压缩感知的二维雷达成像算法

第32卷第5期电子与信息学报Vol.32No.5 2010年5月Journal of Electronics & Information Technology May 2010基于压缩感知的二维雷达成像算法谢晓春①②张云华①①(中国科学院空间科学与应用研究中心北京 100190)②(赣南师范学院物理与电子信息学院赣州 341000)摘要：压缩感知理论能够有效地降低高分辨率雷达成像系统的数据率。

该文通过对复基带雷达回波信号模型的稀疏性分析，提出了一种具有保相性的压缩感知距离压缩算法。

在此基础上建立了距离向采用压缩感知距离压缩算法，方位向采用传统的雷达成像算法处理的雷达2维成像方案。

通过对仿真和实测逆合成孔径雷达数据的成像处理验证了方案的有效性。

关键词：逆合成孔径雷达；雷达成像；压缩感知；距离压缩中图分类号：TN957.52 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2010)05-1234-05 DOI: 10.3724/SP.J.1146.2009.012232D Radar Imaging Scheme Based on Compressive Sensing TechniqueXie Xiao-chun①②Zhang Yun-hua①①(Center for Space Science and Applied Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)②(School of Physics and Electronics Information,Gannan Normal University, Ganzhou 341000, China)Abstract: Compressive sensing technique has been shown to be able to reduce effectively the data rate of high- resolution radar imaging system. A phase-preserving range compression algorithm based on Compressive Sensing (CS) technique is proposed, after analyzing the sparse characteristics of complex base-band echo signal from a target using chirp signal as transmitted signal. Based on this range compression algorithm, a 2D imaging scheme is established, i.e. performing range compression by using CS technique and performing azimuth compression by using traditional technique. The effectiveness of the 2D imaging scheme is tested through processing both simulated data and real radar data.Key words: ISAR; Radar imaging; Compressive Sensing(CS); Range compression1引言雷达成像系统在军用和民用领域有着广泛的应用，而高分辨率雷达图像的获得通常需要采用大信号带宽才能实现。

干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述

ｔｎｌＳｒｃｓｉｇｉａＡＲｐｏｅｓ．ＴｈｚｍｕｈｏｅｇｔｎｏｍａｉｎｉｔｅｂａｎｄｆｍｅｐａｅｄｆｒｎｅｆｃｒｅｐｎｉｇｐｘｌｉｅｅｔｏＩｎｅａｉｔｒｉｈｆｒｔｈｎｏｔｉｅｏｔｈｓｉｅｅｃｓｏｏｒｓｏｄｎｉｅｓｉｄｆｒｎｈｉｏｓｒｈｆｎｆ
ＳＲ成像技术的发展历程，着重对图像配准、棚位解缠绕、运动补偿、斜视、基线配置等关键技术难点进行了分析和评估，Ａ明确了研究中存在的『题，阐述ｒ口Ｊ有待进一步研究的方向，最后对ＩＩＡｎＳＲ的发展现状和趋势进行了总结和展单。关键词：二维成像；十涉式逆合成孔径雷达；罔像配准；相位解缠绕；斜视
Ａｓｒｃ：ｌｔｒｒｔｃｉｖｒｙｔｔｐｒｒａａＩＩＡｂｔｔａｎｅｅｏｒｅｓｓｎｅｉａｅｔｅｒｄｒ（ｎＳＲ）ｉｇｎｅｅｔｅｅｐｄｒｄｒｔｅ — ｉｅｓｎｌｆｍｅｉｎｅｈｃｕｍａｉｉａｒｃｎｙｄｖｌｅａａｒｅｄｍｎｉａｇｓｌｏｈｏ（－ｍａｉｇｍｔｏ，ｈｃｏｂｎｓｈｔｅｍｔｃｅｈｉｕｎｅｉｅｓｎｈｔｐｒｒｒａＩＡ３Ｄ）ｉｇｎｅｄｗｉｃｍｉｅｅｎｅｒｅｒｃｎｑｅａｄｔｖｒｓｔｅｃｅｕｅａｒ（ＳＲ）ｐｏｅｓｇｎ— ｈｈｔｉｆｏｉｔｈｎｅｙｉａｔｄｒｃｓｎ．１ｌｉ

逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术的改进

逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术的改进逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术的改进随着科技的不断发展，雷达技术也在不断提升。

逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，简称ISAR）成像技术是一种重要的成像方法，可以用于目标识别、形态分析等领域。

然而，存在着一些问题，如像质差、处理复杂等，需要进一步改进和研究。

一、ISAR技术的基本原理ISAR技术是利用雷达设备的回波信号生成高分辨率的目标图像。

当雷达与目标相互运动时，目标的散射信号会随着时间发生变化。

ISAR技术利用这种变化对目标进行成像。

具体而言，ISAR技术通过记录雷达和目标间的距离、速度和加速度等参数，然后利用数据处理方法，如FFT等，重建目标的散射场景。

二、ISAR技术的问题与改进方向1. 像质差在ISAR成像过程中，由于雷达和目标的相对运动，引起的图像模糊是一个普遍存在的问题。

这主要是因为目标不同散射点在不同时刻的散射能量叠加导致的。

为了解决这一问题，可以采用去模糊算法、多波束技术等方法来提高ISAR图像的像质。

去模糊算法可以根据目标的运动参数对图像进行恢复和去模糊处理，从而得到更清晰的图像。

而多波束技术则通过利用多个天线接收回波信号，提供更多的信息以减少图像模糊。

2. 处理复杂ISAR成像过程中存在着大量的雷达回波信号数据，数据量庞大且复杂。

在处理这些数据时，需要考虑到数据的有效性和处理效率的平衡。

改进方向主要包括优化信号处理算法和提高计算效率。

信号处理算法方面，可以采用不同的数据压缩方法和滤波技术来提取关键信息，同时要对数据进行合理的降噪处理，以提高数据的可靠性。

在计算效率方面，可以采用并行计算和优化算法等方法来加速处理过程，提高图像生成的效率。

三、ISAR技术的应用前景ISAR技术在军事领域有着广泛的应用前景。

首先，ISAR技术能够对航空器，如飞机和导弹进行快速的检测与辨识。

其次，ISAR技术可以用于目标识别和形态分析，对目标进行精确的定位和判断，有助于提高军事情报的准确性和快速性。

逆合成孔径雷达成像技术研究

逆合成孔径雷达成像技术研究南右理二大学硕士学位论文逆合成孑径雷达成像技术研究刘荣教授陈文建指导教师:研究员陈尉工程硕士论文级别:酒泉卫星发射中心作者单位:年月出版时间:’麓..,声明本学位论文足我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。

与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。

?、\年\月日研究生签名:??豇卜茅 ,\学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。

对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。

研究生签名: 日一工程坝:学位论文摘要摘要逆合成孔径雷达具有对运动目标进行成像和识别的能力,在空间目标监视、识别和编目及导弹试验方面具有很大的潜力,对国防技术的现代化具有十分鼋要的意义。

目前成像技术越来越受到国际上技术先进困家的重视,是竞争激烈、发展迅速的技术领域,开展此方面的研究工作是必须的,也具有现实意义。

本论文首先对成像雷达进行了总体的描述,对课题研究的背景和意义进行了深入地分析。

然后,从的距离一多普勒成像原理出发,采用研究与仿真相结合的手段,对其涉及的运动目标散射点模型宽带回波数据建模方法,插值变换、速度补偿等数据预处理方法,运动补偿方法,一维、二维成像等方法分别进行了详细地分析研究和仿真。

重点对其关键技术,即运动补偿技术中的包络对齐和相位对准方法进行了深入地研究,分析了影响最终成像质量的因素,提出了初步的解决方法,并列举了其它一些较为重要的成像方法,以供结合实际情况加以研究和应用。

最后,在研究的基础上编制了相应的成像仿真软件,使用仿真数据和外场实测数据进行了一系列的成像验证试验,给出了部分结果,通过对结果的对比分析表明,本课题研究的方法是正确有效的,具有一定的前瞻性和工程实用价值。

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［］７９－
．
（）ｘ＝Ψ ４ａ．Ｎ式中向量 α∈Ｒ为稀疏信号，有Ｋ个非零值．在测量矩阵 Φ∈ＣＭ ×Ｎ作用下，获取的测量信号可以表示为（）ｘ５ｙ＝Φ ，，一般来说对信号的观测次数Ｍ＜Ｎ．由此测量到的信号ｙ∈ＲＭ可以表示为（）ｘ＝ΦΨ ａ．６ａ＝Θ ｙ＝Φ 式中 Θ ＝ΦΨ 是一个Ｍ ×Ｎ的感知矩阵．式（是６）欠定的，具有无穷多的解．但当 Θ 满足受限等距性
Ｎ ×Ｎ
理论引入到雷达成像以来，该领域吸引了研究人员越来越多的注意，文献［详细分析了ＣＳ理论在雷４］达信号处理尤其是雷达成像中的应用问题，文献［５］提出了对共形稀疏阵天线利用ＣＳ理论进行运动目标图像重建的方法，文献［提出了利用ＣＳ理论提６］高逆合成孔径雷达（ｎｖｅｒｓｅＳｎｔｈｅｔｉｃＡｅｒｔｕｒｅＲａＩ－ｙｐ，多普勒分辨率的方法；ｄａｒＩＳＡＲ）Ｓ理论也被用来Ｃ，减少合成礼径雷达（ｔｈｅｔｉｃＡｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒＳｎｐｙ原始信号的数据量ＳＡＲ）
Ａｂｓｔｒａｃｔｎｅｗｍｏｖｉｎｔａｒｅｔｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｉｎｖｅｒｓｅｓｎｔｈｅｔｉｃａｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒ（ＩｎＩ－Ａｇｇｙｐ（）ＳｒｏｏｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅＡＲ）ｉｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｒｅｓｓｅｄｓｅｎｓｉｎＣＳｔｈｅｏｒｉｓｐｐｐｇｇｇｙ（）ｍｏｖｉｎｔａｒｅｔｌｏｃａｔｉｏｎｒｏｂｌｅｍｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｉｎｖｅｒｓｅｓｎｔｈｅｔｉｃａｅｒｔｕｒｅｒａｄａｒＩＳＡＲｇｐｙｐｇ，，ｉｍａｅ．ＦｉｒｓｔｌｔｈｅＣＳｔｈｅｏｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｍｏｖｉｎｔａｒｅｔＩＳＡＲｉｍａｉｎｍｏｄｅｌｇｙｙｇｇｇｇａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｈａｓｅｒｅｓｅｒｖｉｎｒｏｅｒｔｏｆｔｈｅＩＳＡＲｃｏｍｌｅｘｉｍａｅｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｈｐｐｇｐｐｙｐｇｇ（，ＣＳｔｈｅｏｒｉｓａｎａｌｚｅｄａａｉｎｓｔｔｈｅｓｉｎａｌｎｏｉｓｅｒａｔｉｏＳＮＲ）．ＦｕｒｔｈｅｒｔｈｅｉｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｙｙｇｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆＣＳｂａｓｅｄＩｎＩＳＡＲｍｏｖｉｎｔａｒｅｔｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃａｎｌｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌｏｒｉｔｈｍｉｓｐｇｇｇｇ，ｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｏｆｔｈｅｒｏｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｎｍｏｖｉｎｔａｒｅｔｉｍａｉｎａｎｄｌｏ－ｐｙｙｐｐｇｇｇｇｃａｔｉｏｎｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｒａｃｔｉｃａｌａｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｘａｎｄｓｔｈｅａ－ｙｐｐｐｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＳｔｈｅｏｒｉｎＩＳＡＲ．ｐｙ；ＫｅｗｏｒｄｓｏｍｒｅｓｓｅｄｓｅｎｓｉｎＩＳＡＲ；ＩｎＩＳＡＲ；ＰｈａｓｅｒｅｓｅｒｖｉｎＣｇｐｇｐｙ
第２９卷第１期
２０１４年２月
电波科学学报ｏｌ．２９，Ｎｏ．１ＶＣＨ，ＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＡＤＩＯＳＣＩＥＮＣＥＦｅｂｒｕａｒ２０１４ｙ
基于压缩感知的干涉逆合成孔径雷达成像研究
，２刘波１，李道京１李烈辰１２
（中国科学院电子学研究所微波成像技术重点实验室，北京１１．００１９０；）中国科学院大学，北京１２．００１９０
摘要为解决传统运动目标逆合成孔径雷达图像不能对目标定位的问题，提出了一种基于压缩感知技术的干涉逆合成孔径雷达运动目标成像方法．介绍了将压缩感知理论引入到运动目标逆合成孔径雷达成像模型中的方法，研究了压缩感知逆合成孔径雷达复图像的相位误差和信噪比的关系，在此基础上，给出了基于压缩感知的干涉逆合成孔径雷达运动目标干涉测角定位方法实施流程．通过计算机仿真和实际数据处理结果验证了所提方法对运动目标成像定位的有效性．本文的研究成果扩展了压缩感知理论在逆合成孔径雷达中的应用前景。关键词压缩感知；逆合成孔径雷达；干涉逆合成孔径雷达；保相性（）中图分类号ＴＮ０００９５７文献标志码Ａ文章编号１００５３８８２０１４０１０１９７－－－
［］１２－
目标横向的散射点在切向速度的作用下带来多普勒历程的不同，表现在成像结果上就是散射点在多普勒中心频率前后分布．对于Ｉ雷达系统一般固定ＳＡＲ雷达系统而言，不动，观测目标相对雷达天线的运动产生合成孔径．观测场景中，目标数量一般较少，这种观测模型使因此，可以考虑在ＩＳＡＲ具有天然的稀疏性，ＳＡＲＩ雷达探测中引入ＣＳ理论．如果其在基矩阵 Ψ 对于一个离散信号ｘ∈ＲＮ，下仅有Ｋ（个非零值，我们就说ｘ在ＫＮ） ∈Ｃ该基下是Ｋ稀疏的．该信号可以表示为
收稿日期：１２２０１２２８－－：联系人：刘波Ｅ－ｍａｉｌｌｎｎａｎｄｓｋ６３．ｃｏｍ＠１ｙｙ
２０
电波科学学报２ ν ｒｆｆｃ．ｄｃ＝－ｃ
第２９卷（）３
引言
，压缩感知（理论提供ｏｍｒｅｓｓｅｄＳｅｎｓｉｎＣＳ）Ｃｐｇ了一种对稀疏信号在较少采样下进行重建的方法或．该方法使用的前提之一是信号是稀疏的，者在某些信号域下是可压缩的．自从文献［将ＣＳ３］
（１．ＳａＴｏＭＩＬＩｏＥｃｉｅｎｃｅｎｄｅｃｈｎｏｌｏｎｉｃｒｏｗａｖｅｍｉｔｕｔｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｆｇｙｇｇｙ，
：／：］刘波，李道京，李烈辰．基于压缩感知的干涉逆合成孔径雷达成像研究［电波科学学报，２０１４，２９（１）９５．ｄｏｉ１０．１３４４３．ｃｏｒｓ．１Ｊ．２－ｊｊ２０１２１２２８０１．，，［］ＬＩＵＢｏＬＩＤａｏｉｎＬＩＬｉｅｃｈｅｎ．ＭｏｖｉｎｔａｒｅｔＩｎＩＳＡＲｉｍａｉｎａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｒｅｓｓｅｄｓｅｎｓｉｎＪ．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｄｉｏＳｃｉ－ｊｇｇｇｇｇｐｇ，（））：／：ｅ２ｎｃｅ２０１４，２９１９５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ．ｄｏｉ１０．１３４４３．ｃｏｒｓ．２０１２１２２８０１．１－ｊｊ
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