论文摘要
逆合成孔径雷达(ISAR)是将雷达固定而对运动的目标如导弹、卫星、天体、飞机、舰船等进行成像。逆合成孔径雷达实时性强,测量信息丰富,可以主动地,全天候地对空间目标进行探测和识别,具有许多常规雷达无法具备的突出优点,代表了空间目标雷达探测发展的重要方向。随着ISAR成像技术的发展,对成像的分辨力的要求越来越高,同时在传统二维成像的基础上,为获得目标更多的信息,三维ISAR成像技术也成为热点之一。本文紧跟ISAR成像的发展趋势,对高分辨ISAR成像及三维成像方法作了较为深入的研究。本论文主要内容及创新点如下:1.分析ISAR成像的基本原理,推导了ISAR成像系统信号处理的数学模型,为ISAR成像的算法研究提供理论基础。2.在距离向补偿算法方面,研究了基准回波相关法,基于最小熵的二次包络对齐法,并提出了基于超分辨频率估计技术实现距离走动亚像素级估计的方法。其中亚像素级的方法能获得最优的距离补偿精度,但运算量较大。3.在方位向补偿算法方面,研究了基于离散调频傅立叶变换(DCFT)的运动参数估计的运动补偿方法,基于全局最优搜索的参数估计补偿方法,基于相邻PRI相位差估计的补偿方法。后两种方法都能实现对非线性信号的补偿,而相邻PRI相位差估计的补偿方法具有运算量较小的优势。4.研究MUSIC算法,ARMA算法和ESPRIT算法在ISAR方位成像方面的应用,有效地降低了ISAR实测数据的旁瓣和噪声。基于离散线性系统模型的ARMA算法成像效果劣于基于单频信号线性组合模型的MUSIC算法,ESPRIT算法采用谐波估计技术可以获得更为丰富的目标细节信息。5.提出一种自旋目标三维成像的方法。建立了自旋运动目标的三维回波模型,运用后向投影算法对自旋目标进行三维重构,并推导了自旋目标三维点扩展函数,分析说明了其方位向是类辛格函数和第一类贝塞尔函数的乘积,这导致了自旋目标方位向分辨率降低。6.提出一种基于距离历史估计的多目标成像方法。通过以图像熵为判决准则的距离向走动补偿方法,根据目标间的速度差异,实现了对多目标的分离和成像。