单脉冲成像

论文摘要

合成孔径和逆合成孔径技术是广泛应用的两种雷达成像技术。但前者不具备前视高分辨成像能力,后者成像又依赖于目标运动中的旋转运动,因此,它们在应用中都受到限制。单脉冲技术具有测角精度高、获取数据率快、抗干扰性强等优点,且具有前视成像能力,在雷达探测领域具有重要的应用价值。本文从单脉冲雷达的基本工作原理出发,研究了基于脉冲压缩技术的高分辨距离单元划分和振幅-和差式单脉冲测角技术,并结合仿真工作分别对它们的高分辨效果和单脉冲和差天线及其测角性能进行了分析。尽管单脉冲测角时会产生角闪烁现象,但它在一定程度上能反映目标横向分布信息。针对这一特点,本文建立了扫描体制下的单脉冲成像系统模型,并提出一种扫描单脉冲成像算法,其基本思想是利用散射中心随天线扫描发生的移动进行成像处理。通过对多个点目标情况的仿真,验证了该算法具有较好的成像效果。同时,根据对高分辨距离单元划分及单脉冲测角的分析可知,采用宽带线性调频信号可以提高图像的距离分辨率,而窄波束天线能够提高图像的方位分辨率,这些结论都在仿真中得到了验证。在单脉冲扫描成像处理中,引入了提高单脉冲成像系统方位分辨率的超分辨算法。该方法利用高频提升（HFR, High Frequency Raised）反演法改善图像在方位向上的分辨率。其原理是针对接收天线的平滑作用,利用天线方向图反演天线口径处的信号分布,等效达到减小波束宽度的目的。仿真结果表明,该方法有效地提高了图像的方位分辨率。针对HFR法容易产生较高旁瓣的问题,提出利用接收信号对反演结果进行加权处理的改进方法。仿真结果表明,该算法有效地抑制了旁瓣对成像质量的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 雷达成像概述
• 1.2 单脉冲成像技术及国内外发展概况
• 1.3 本文主要内容和结构安排
• 2 单脉冲成像原理分析
• 2.1 引言
• 2.2 单脉冲成像基本原理
• 2.3 提高雷达方位分辨率
• 2.4 提高雷达距离分辨率
• 2.5 本章小结
• 3 单脉冲测角算法
• 3.1 引言
• 3.2 振幅-和差单脉冲雷达测角原理分析
• 3.3 振幅-和差单脉冲雷达测角性能分析
• 3.4 单脉冲测角算法仿真
• 3.5 本章小结
• 4 扫描体制下的单脉冲成像算法
• 4.1 引言
• 4.2 单脉冲成像中的方位分辨率问题
• 4.3 单脉冲成像算法
• 4.4 仿真及成像性能分析
• 4.5 本章小结
• 5 超分辨算法在单脉冲成像中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 反演法提高分辨率的原理
• 5.3 高频提升反演算法（HFR）
• 5.4 HFR 反演法的应用及性能仿真
• 5.5 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 全文总结
• 6.2 对未来工作建议
• 致谢
• 参考文献