华盛顿大学：使用 CN0566 进行 ISAR 成像

两名华盛顿大学的学生使用 X波段相控阵雷达套件 (CN0566) 构建了一套系统，用于生成近岸海事船舶（范围小于 1.8 公里，分辨率 0.3 米）的 ISAR 图像。对于初学者来说，CN0566 是一款教学用的相控阵雷达，允许使用真实的波束成形硬件进行项目开发（工作在 X 波段，频率约为 10.25 GHz）。

原作者代码

https://gitee.com/tekdf/mantis-2024-aess-challenge

原始论文

研究团队

• Nicole Pham
• Dylan Wesen

项目摘要

逆合成孔径雷达 (ISAR) 是一种利用雷达数据生成图像的技术。ISAR 与 SAR 的相似之处在于，它利用雷达与目标或场景之间的相对运动来形成大型合成孔径，从而实现精细的方位分辨率。SAR 和 ISAR 的不同之处在于，ISAR 使用固定雷达对运动目标进行成像，而 SAR 利用雷达运动对（通常）静止场景进行成像。SAR 通常可以利用机载传感器（例如 GPS 或 INS）对雷达平台进行运动估计，而 ISAR 必须使用各种信号处理技术来估计、补偿和利用目标运动。

团队创建了一个可以放置在岸上的 ISAR 系统，它可以作为岸上团队观察水上交通的低成本监控系统。该系统相对于光学系统的优势在于，即使在能见度较差的条件下（例如雾天和黑暗），它也能正常工作。它还可以扩展为分类系统，识别被跟踪船只的类型。

数据采集

SDR 设置概要

• 采样率（Sample Rate）：25Msps
• TX 和 RX LO：2.15GHz

CN0566 设置概要

• 本振（LO）：12.0GHz
• 斜坡模式（Ramp Mode）：连续锯齿波（Continuous Sawtooth）
• 线性调频带宽（Chirp Bandwidth）：500MHz
• 每次采集的斜坡数量（Number of ramps per acquisition）：3
• 斜坡持续时间（Ramp duration）：600us
• 射频范围（RF range）：9.85GHz-10.35GHz

预处理

这些数据在用于 ISAR 之前仍需要进行一些校正。我们的预处理显著提高了我们解析目标的能力。

步骤

• 相位校正
• 窗口化

ISAR

步骤 1：了解目标尺寸

步骤 2：找到频率带宽（范围）和角宽度（交叉范围）

步骤 3：使用跟踪补偿预处理数据的范围（根据需要）

步骤 4：对背向散射数据进行二维傅立叶变换

Fly-By Image

Fixed Rotation Image

未来工作

先进的运动补偿和自动对焦

• 先进的运动补偿和自动对焦
• 尾流传感
  • 设备是X 波段和垂直极化
    根据特性使其更适合水面扫描
  • APL 在波浪重建和尾流传感研究方面拥有丰富的经验
• 使用机器学习对 ISAR 图像进行分类
  • 船舶识别
  • 特征识别