ISAR運動補償和成像新方法的研究.pdf

1、逆合成孔徑雷達(Inverse Synthetic Aperture Radar，簡稱ISAR)是一種針對非合作運動目標進行成像的高分辨雷達，具有全天時、全天候和遠距離的目標信息感知能力。雷達成像技術與可見光、紅外等其他成像技術相互補充可以顯著提高對目標的識別能力，在戰(zhàn)略防御、深空探測和海上搜救等領域能夠發(fā)揮極為重要的作用。
　　隨著ISAR應用領域的不斷拓展和對成像質量要求的不斷提高，運動補償和成像算法等ISAR成像關鍵技術仍需

2、要改進和發(fā)展以更好地適應新的需求。因此對ISAR成像關鍵技術作進一步探討和研究非常必要。本文主要研究了ISAR運動補償和成像算法，具體工作概括如下：
　　第一章緒論回顧了SAR和ISAR的發(fā)展背景，介紹了ISAR成像基本原理，簡單分析了ISAR運動補償與成像算法，最后概括了本文主要工作。
　　第二章研究了小轉角情況下ISAR二維壓縮感知成像技術。成像技術可以分為兩部分即成像算法和運動補償。由于ISAR場景具有稀疏的特性，壓縮

3、感知技術利用了稀疏場景回波的冗余性，用少量且隨機的回波樣本即可高概率地重構ISAR圖像。本章基于壓縮感知理論提出了一種二維壓縮感知成像算法。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)的運動補償方法處理隨機PRI回波數(shù)據(jù)并不理想，針對該問題本章提出了一種基于全局最小熵距離對準和基于特征分解相位補償?shù)倪\動補償方法。為了進一步提高運動補償精度，本章還提出了一種基于設計Gram矩陣的運動補償方法，該方法將距離對準和相位補償問題都歸結為多參數(shù)估計問題，可實現(xiàn)ISA

4、R壓縮感知成像中的精確運動補償。
　　第三章研究了艦船目標ISAR成像技術。在高海情下艦船受海浪涌動造成橫搖、縱搖和偏航的三維運動是等效轉動的主要來源，等效轉動矢量的變化導致了艦船目標多普勒頻率的時變特性。時頻分布級數(shù)是一種在時域和頻域都具有高分辨率的時頻分析方法，可以克服多普勒頻率時變性對成像的影響，同時有效減小了交叉項干擾，但是該算法復雜度較高。針對上述問題，本章介紹了一種時頻分布級數(shù)改進算法，通過分析時頻原子的特點，在保證分

5、辨率的前提下，降低了計算量并提高了原算法效率。與時頻分析方法相比，距離多普勒成像算法具有實時性強的優(yōu)點，但為了降低多普勒頻率時變性對成像的不良影響，提高目標方位向分辨率和圖像質量，需要選擇最優(yōu)成像時間。本章分析了高海情下艦船目標的運動特點，以及多普勒均方根帶寬的概念，提出了一種ISAR艦船目標的最優(yōu)成像時間選擇算法。采用該算法篩選出的數(shù)據(jù)段成像能夠獲得較高的圖像質量，算法整個過程無需人工干預且計算量適中，適合實時應用。
　　第四章

6、研究了調頻連續(xù)波體制下ISAR成像技術。調頻連續(xù)波體制雷達具有相對長的脈沖重復周期，“停、走、?！奔僭O在該體制下并不成立。本章針對調頻連續(xù)波ISAR成像主要討論了兩個問題：回波信號的相位補償問題和成像系統(tǒng)的點擴散函數(shù)問題。我們基于距離-多普勒成像算法并通過分析相位關系推導出了與運動參數(shù)相關的相位誤差，介紹了一種基于圖像對比度的自聚焦算法。為了得到調頻連續(xù)波ISAR的點擴散函數(shù)，我們導出了回波信號的波數(shù)域形式，由此得到了信號的波數(shù)域支撐區(qū)