目標RCS動態(tài)測量與數(shù)據(jù)處理—高速機動多目標的ISAR成像研究.pdf

1、成像雷達作為一種先進的探測工具，能全天時、全天候、遠距離提供高分辨率的雷達圖像，在軍用和民用的眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。為獲得高分辨雷達圖像，回波信號間必須保持精確的相位關(guān)系，但是雷達與散射點間的相對運動會引入一定的初相誤差，破壞雷達信號間的相位相干性，從而影響所得圖像質(zhì)量。因此為保持雷達信號間的相位相干性，必須進行精確的運動補償。 本文在實測雷達數(shù)據(jù)處理中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)群體目標高速機動飛行時，現(xiàn)有的運動補償算法和成像算法的應(yīng)用都受

2、到很大的限制。為了滿足高速機動多目標成像的需要，本文進行了相應(yīng)的研究，提出了機動多目標相對運動的運動補償算法以及目標自旋運動的運動補償算法，并通過實驗與仿真數(shù)據(jù)的處理予以驗證。 本文的主要貢獻如下： 提出了一種新的相對運動補償算法。常規(guī)運動補償算法，包括相關(guān)法及最小熵方法，均是基于目標為剛體進行的，當(dāng)多目標間存在著相對運動時，直接利用常規(guī)補償方法通常得不到滿意的結(jié)果。針對這一問題，本章建立了目標相對運動的模型，分析相對運

3、動對成像的影響，提出了一種新的相對運動補償算法。該算法對存在相對運動目標在距離上利用Keystone變換進行分離，提取相對運動目標的回波分別利用auto-cleans算法進行運動補償。模擬和實測數(shù)據(jù)的成像結(jié)果說明該算法是有效的。 提出了一種新的自旋運動補償算法。建立了自旋運動目標的運動模型，研究自旋運動對ISAR成像的影響，推導(dǎo)出自旋運動產(chǎn)生的多普勒頻率的表達式，采用基于“CLEAN”多分量線性調(diào)頻信號的分解以及AJTF技術(shù)對回

4、波相位進行參數(shù)估計，去掉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的相位高次項的影響，消除自旋對ISAR成像的影響，仿真及實驗結(jié)果表明該補償方法效果明顯。 利用改進的時頻分布級數(shù)法提高圖像分辨能力。時頻分布級數(shù)法(TFDS)在保持高時頻分辨率的前提下，有效抑制了Wigner分布的交叉項，但算法的實現(xiàn)速度已經(jīng)成為制約TFDS方法在實際中推廣的關(guān)鍵問題。本章一方面采用實數(shù)形式代替復(fù)數(shù)形式的Gabor展開，另一方面去掉對時頻原子的冗余計算，大大降低了運算量。通過對多分

5、量非平穩(wěn)信號的仿真表明，對TFDS方法的改進是有效的，信號處理時間明顯縮短，可用于對目標回波時頻特征的快速提取。研制了數(shù)據(jù)處理軟件，在工程上實現(xiàn)高速群體運動目標ISAR二維成像。利用現(xiàn)有窄帶雷達系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，設(shè)計了一種用于改造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的I/O解調(diào)器，在現(xiàn)有窄帶單脈沖雷達給出的目標回波和目標運動軌跡數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用前幾章研究的算法，編制數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)高速運動多目標的距離壓縮、運動補償、橫向成像處理、RCS定標。 本文在