非合作目標(biāo)雷達(dá)高維感知相關(guān)算法的研究.pdf

1、隨著雷達(dá)技術(shù)在現(xiàn)代軍事中的作用愈發(fā)重要，進(jìn)一步提升雷達(dá)的感知能力以適用于日益復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和軍事目標(biāo)無疑具有重要的意義?，F(xiàn)有的雷達(dá)成像技術(shù)中的二維和三維成像方式，如SAR、ISAR以及它們的多天線干涉三維成像方法等，通常需要雷達(dá)平臺(tái)或目標(biāo)具有特定的運(yùn)動(dòng)模式，因此，如何實(shí)現(xiàn)雷達(dá)平臺(tái)及目標(biāo)的非合作運(yùn)動(dòng)模式下的雷達(dá)三維成像是一項(xiàng)有待進(jìn)一步解決的問題?，F(xiàn)有雷達(dá)高維感知技術(shù)中，構(gòu)建雷達(dá)目標(biāo)的三維散射中心已成為全面了解目標(biāo)散射特性和有效實(shí)現(xiàn)目標(biāo)自動(dòng)

2、識(shí)別的重要手段。其中，聯(lián)合目標(biāo)多姿態(tài)下的一維距離像實(shí)現(xiàn)散射中心的三維幾何重構(gòu)是現(xiàn)有散射中心三維成像技術(shù)中最為簡(jiǎn)潔和可靠的方法，并且已被廣泛采用?，F(xiàn)階段，散射中心的自動(dòng)關(guān)聯(lián)問題一直是此項(xiàng)技術(shù)中面臨的瓶頸問題，并且對(duì)于未知運(yùn)動(dòng)目標(biāo)散射中心三維重建問題的研究也僅處于起步階段。
　　本文圍繞雷達(dá)非合作目標(biāo)的高維感知問題，采用幾何分析方法，對(duì)單天線雷達(dá)系統(tǒng)在雷達(dá)平臺(tái)及目標(biāo)的任意非合作運(yùn)動(dòng)模式下的目標(biāo)三維感知能力進(jìn)行了挖掘，其主要對(duì)基于散射中

3、心距離數(shù)據(jù)的非合作目標(biāo)三維重建、雷達(dá)目標(biāo)散射中心自動(dòng)關(guān)聯(lián)以及構(gòu)建基于重建路徑的非合作目標(biāo)雷達(dá)高維成像系統(tǒng)等問題進(jìn)行了深入的研究，其主要工作內(nèi)容及貢獻(xiàn)如下：
　　針對(duì)基于散射中心距離數(shù)據(jù)的非合作目標(biāo)三維重建的算法模型進(jìn)行了理論分析，提出了“由仿射重建到歐氏重建”的重建模型，總結(jié)出了影響重建效果的多種因素，并建立了檢驗(yàn)重建性能的兩種誤差模型，即歐氏加性誤差和仿射擾動(dòng)誤差，同時(shí)給出了兩種重建誤差的量化方法，從而完善了重建算法的理論框架。

4、
　　針對(duì)現(xiàn)有三維重建算法在實(shí)際復(fù)雜的應(yīng)用背景下存在的魯棒性差的問題，提出了幾種改進(jìn)重建性能的優(yōu)化重建方法，其包括基于路徑擬合的優(yōu)化重建算法、基于散射中心不完整一維距離數(shù)據(jù)的三維重建算法以及雷達(dá)近場(chǎng)條件下的優(yōu)化重建算法。其中，算法中成功建立了未知運(yùn)動(dòng)目標(biāo)幾何重建的最優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重建參數(shù)的捆綁調(diào)整，從而有效增強(qiáng)了此項(xiàng)技術(shù)的魯棒性和適用性。
　　針對(duì)多姿態(tài)下雷達(dá)目標(biāo)散射中心的關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行了研究。文中分別針對(duì)目標(biāo)姿態(tài)已知和未

5、知的情況，提出了基于幾何約束機(jī)制的散射中心關(guān)聯(lián)方法，其分別可以用于對(duì)室內(nèi)可控環(huán)境和外場(chǎng)未知環(huán)境中的雷達(dá)目標(biāo)散射中心的關(guān)聯(lián)。文中同時(shí)構(gòu)建了一種復(fù)雜情況下非合作目標(biāo)散射中心的自動(dòng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，其能夠適用于具有未知運(yùn)動(dòng)的非合作目標(biāo)，并且可以對(duì)存在缺失點(diǎn)、虛假點(diǎn)等復(fù)雜情況下的散射中心進(jìn)行準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)，具有更好的適用性。
　　對(duì)基于重建路徑的非合作目標(biāo)高維成像系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)建。文中通過對(duì)雷達(dá)目標(biāo)ISAR信號(hào)模型的再分析，證明了單天線雷達(dá)對(duì)任意機(jī)動(dòng)目標(biāo)

6、實(shí)現(xiàn)ISAR三維成像的可能性，并基于Radon-Wigner變換提出了一種實(shí)現(xiàn)ISAR三維成像的可行性方法。同時(shí)，本文提出了一種基于重建路徑的成像時(shí)段選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法，其獲取的二維和三維轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)段以及目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)可以較好地應(yīng)用于現(xiàn)有ISAR二維成像和本文提出的ISAR三維成像方法中。采用上述方法，文中構(gòu)建了一種基于重建路徑的高維成像系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)非合作目標(biāo)散射中心和未知運(yùn)動(dòng)的三維感知，并可以通過對(duì)目標(biāo)不同模式運(yùn)動(dòng)的選取和估