InISAR三維成像的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、干涉式逆合成孔徑雷達(InISAR)成像是近年來發(fā)展起來的一種將干涉技術(shù)與逆合成孔徑分辨相結(jié)合的雷達三維成像方法。由于InISAR能夠?qū)崿F(xiàn)對遠距離運動目標(biāo)全天候、全天時的三維成像，因此在軍事和民用領(lǐng)域都呈現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景和實用價值。但是，目前在針對復(fù)雜運動目標(biāo)的InISAR三維成像的實現(xiàn)方法上，還存在眾多問題亟待深入研究和完善。本文緊密圍繞InISAR三維成像的實際應(yīng)用，就幾類典型運動目標(biāo)的InISAR三維成像實現(xiàn)方法展開了相關(guān)研究和

2、探討： 論文首先研究了InISAR三維成像的圖像配準(zhǔn)問題。干涉天線間的圖像配準(zhǔn)是InISAR三維圖像恢復(fù)的關(guān)鍵步驟。在深入分析干涉圖像失配原因的基礎(chǔ)上，提出了兩種圖像配準(zhǔn)的方法：其一，在目標(biāo)存在獨立特顯點的情況下，對各天線進行基于單特顯點的初相校正，在完成運動補償?shù)耐瑫r實現(xiàn)了以該特顯點為聚焦中心的配準(zhǔn)處理；其二，當(dāng)目標(biāo)不存在特顯點時，在完成各天線的平動補償后，通過估計目標(biāo)散射中心沿兩基線方向的角運動參數(shù)，構(gòu)造補償相位來實現(xiàn)圖像配

3、準(zhǔn)。仿真結(jié)果表明，這兩種方法都能夠獲得良好的配準(zhǔn)效果，為進一步實現(xiàn)InISAR三維成像奠定了基礎(chǔ)。 其次，論文對高速運動目標(biāo)的InISAR三維成像方法進行了研究。目標(biāo)的高速運動會導(dǎo)致距離色散現(xiàn)象，造成ISAR成像散焦，進而嚴(yán)重影響干涉處理的精度。因此，論文提出了兩種有效解決距離色散影響的高分辨InISAR三維成像實現(xiàn)方法：第一種方法從速度補償?shù)乃悸烦霭l(fā)，提出了基于RWT的分步速度估計方法，通過精確估計目標(biāo)的徑向速度并對回波進行補

4、償來實現(xiàn)三維成像；第二種方法基于瞬時距離像的思路，通過構(gòu)造高速運動目標(biāo)回波的時頻域圖像切片(即瞬時距離像)，消除了距離色散的影響，進而實現(xiàn)InISAR三維成像。仿真結(jié)果表明，上述成像方法都能夠正確的實現(xiàn)對高速運動目標(biāo)的InISAR三維成像。 然后，論文研究了機動目標(biāo)的InISAR三維成像方法。與高速運動目標(biāo)回波的脈內(nèi)距離色散不同，目標(biāo)在成像期間的機動特性會使回波序列的橫向多普勒呈現(xiàn)多分量LFM信號的特點，造成傳統(tǒng)RD成像的橫向聚

5、焦失效。本文首先在距離-瞬時多普勒(RID)成像的思路下，提出一種基于FRFT線性時頻分析的機動目標(biāo)三維成像方法，在分?jǐn)?shù)階域完成機動目標(biāo)散射點的橫向分辨，進而實現(xiàn)三維成像。針對雙線性類時頻方法由于相位信息丟失特性而不能應(yīng)用于機動目標(biāo)InISAR成像的問題，本文進一步提出了一種基于多天線聯(lián)合互時頻分布的InISAR三維成像方法，不僅克服了雙線性時頻變換不能在InISAR中應(yīng)用的限制，而且能夠在一次天線間的互時頻變換中同時實現(xiàn)相同距離單元內(nèi)

6、各散射點的橫向分辨和相位干涉處理，實現(xiàn)了機動目標(biāo)的InISAR三維成像。仿真結(jié)果表明，上述兩種InISAR成像方法都能夠有效的獲得機動目標(biāo)的高分辨三維圖像。 最后，論文對大尺寸運動目標(biāo)的InISAR三維成像方法進行了研究。大尺寸目標(biāo)的高分辨成像不滿足傳統(tǒng)ISAR的微動模型近似，其邊緣散射點的MTRC現(xiàn)象對運動補償和橫向分辨兩個環(huán)節(jié)造成嚴(yán)重的影響，無法形成清晰的三維成像結(jié)果。論文首先提出一種結(jié)合積累相關(guān)與曲線擬合的運動補償方法，在