高分辨二維和三維ISAR成像方法研究.pdf

1、逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR,Inverse Synthetic Aperture Radar)是一種全天時(shí)、全天候、遠(yuǎn)距離的微波探測(cè)工具,在國(guó)土防御、空間探測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展及實(shí)際運(yùn)用的需要,對(duì)ISAR成像技術(shù)的研究也在不斷深入。本論文以二維成像至三維成像為主要發(fā)展路線,對(duì)高分辨二維和三維ISAR成像方法進(jìn)行了研究。
　　 第一章介紹了本文的研究意義及背景,簡(jiǎn)要描述了ISAR成像的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀

2、。
　　 第二章介紹了高分辨ISAR成像的基本原理,對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的ISAR成像算法及研究成果進(jìn)行了概述。
　　 第三章討論了超寬帶ISAR成像方法。從理論上分析了超寬帶ISAR成像時(shí)的高階近似問(wèn)題。在一階距離徙動(dòng)校正的基礎(chǔ)上,提出了利用DCFT變換估計(jì)二次相位,根據(jù)目標(biāo)特顯點(diǎn)擬合空變的調(diào)頻率,然后對(duì)不同的距離單元分別進(jìn)行相位補(bǔ)償,方位FFT后,從而得到聚焦良好的二維高分辨ISAR像。本章最后對(duì)方位觀測(cè)角度較大、目標(biāo)散射特

3、性發(fā)生變化的回波模型進(jìn)行了初步討論,提出了基于散射模型的目標(biāo)分類方法。理論仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理驗(yàn)證了本章算法的有效性和可行性。
　　 第四章討論了稀疏ISAR成像問(wèn)題。針對(duì)ISAR系統(tǒng)中方位采樣不均勻這一實(shí)際存在問(wèn)題,構(gòu)造了方位稀疏孔徑下的ISAR成像模型,建立稀疏表征域及基空間表達(dá)式,通過(guò)分析稀疏情況下對(duì)方位聚焦的影響,提出了方位聚焦求解函數(shù)和約束條件,借助已有的優(yōu)化算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解?？紤]ISAR系統(tǒng)中回波信號(hào)非相參的影

4、響,提出了基于柯西牛頓方法的多參數(shù)求解。針對(duì)實(shí)測(cè)ISAR數(shù)據(jù),提出了稀疏孔徑ISAR成像處理的一般流程,通過(guò)仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理對(duì)本章算法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 第五章研究了基于時(shí)頻分析的高速自旋目標(biāo)ISAR成像問(wèn)題。在雷達(dá)發(fā)射窄帶信號(hào)條件下,針對(duì)空間碎片、導(dǎo)彈等高速自旋目標(biāo),介紹了自旋情況下的雷達(dá)回波模型,提出了在時(shí)頻域進(jìn)行相干的單距離多普勒干涉算法,采用相干曲線積分對(duì)目標(biāo)進(jìn)行聚焦,相對(duì)傳統(tǒng)的單距離多普勒干涉算法在圖像分辨率方面有

5、較大提高。然后分析了噪聲及多普勒模糊對(duì)算法性能的影響,最后討論了自旋速度誤差對(duì)算法的影響及相應(yīng)的精確估計(jì)方法。理論仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理驗(yàn)證了本章算法的可行性。
　　 第六章討論了基于步進(jìn)頻率的自旋目標(biāo)三維ISAR成像。首先在窄帶子脈沖內(nèi)部利用單距離匹配濾波算法對(duì)高速自旋目標(biāo)進(jìn)行二維ISAR成像,然后結(jié)合CLEAN算法確定目標(biāo)散射點(diǎn)的個(gè)數(shù)及其極坐標(biāo)下的散射點(diǎn)位置,提取目標(biāo)散射點(diǎn),最后在多個(gè)子脈沖二維像之間利用頻帶合成技術(shù)提高距離分

6、辨率,從而實(shí)現(xiàn)三維ISAR成像。通過(guò)理論仿真驗(yàn)證了本章算法的可行性。
　　 第七章研究了基于雷達(dá)和差波束的三維ISAR成像方法。在和差波束測(cè)角雷達(dá)的基礎(chǔ)上,增大發(fā)射信號(hào)帶寬。首先利用多通道聯(lián)合運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法對(duì)目標(biāo)平動(dòng)及初始相位誤差進(jìn)行校正,其次采用ISAR成像技術(shù)得到多個(gè)通道的距離多普勒像,去除背景干擾并提取有效目標(biāo)散射點(diǎn),再次利用比幅或者比相技術(shù)對(duì)單個(gè)通道ISAR像進(jìn)行定標(biāo)。最后通過(guò)多通道融合得到目標(biāo)的三維像。理論仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)