海杂波背景下的舰船目标雷达成像算法研究

论文摘要

逆合成孔径雷达（ISAR）能够对飞机、舰船等非合作运动目标进行高分辨成像,在国防上具有重要的意义,由于舰船复杂的姿态变化及海杂波等因素的影响,使得获得高质量图像的难度增大。本文从舰船回波模型、成像算法、海杂波分析仿真及其抑制算法等方面对舰船成像进行了较深入的研究。文中首先介绍了国内外雷达成像和杂波研究的现状,讨论了ISAR成像的基本原理,对ISAR成像中的一些基本问题进行了分析。针对舰船的运动特点,文中建立了舰船的运动成像模型,分析了三维转动单独及同时存在时的回波特性,给出了相应的成像仿真。低海情时舰船三维转动很小,可以通过R-D算法得到目标像;高海情时,舰船三维转动剧烈,散射点的多普勒频率具有时变性,需要进行瞬时成像。文中选取了几种时频方法,分析比较了其性能,并给出了相应的瞬时成像结果。海杂波是影响舰船成像的一个重要因素,文中对海杂波进行了特性分析,并针对舰船成像中海杂波的特性进行了K分布建模与仿真,分析了两种杂波仿真的方法,针对其不足引入了一种新的相关相干杂波建模仿真方法,实际成像中杂波具有时空二维的相关性,文中分析研究了海杂波时间和空间相关性,并仿真了时空相关的二维海杂波。根据海杂波和目标回波信号的可能情况,分析了不同情况下,海杂波对成像的影响,针对信号和杂波多普勒频移不混叠的情况,提出了在多普勒域分离信号杂波的方法,对混叠的情况,提出了基于功率谱估计的自适应白化滤波抑制算法,能有效地抑制杂波影响,改善成像质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 ISAR 成像基本原理
• 1.3.1 转台成像
• 1.3.2 距离压缩
• 1.3.3 运动补偿
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本文结构安排
• 第2章 舰船ISAR 成像
• 2.1 舰船建模及回波分析
• 2.2 舰船三维转动分析
• 2.3 舰船成像仿真
• 2.3.1 舰船偏航成像
• 2.3.2 舰船侧摆成像
• 2.3.3 舰船俯仰成像
• 2.3.4 舰船三维转动成像
• 2.3.5 结果分析
• 2.4 时频方法的瞬时成像
• 2.4.1 常见的几种时频方法
• 2.4.2 重排的改进时频方法
• 2.4.3 舰船成像仿真
• 2.5 本章小结
• 第3章 海杂波分析与建模仿真
• 3.1 海杂波的特性和建模分析
• 3.1.1 海杂波的特性分析
• 3.1.2 海杂波建模分析
• 3.2 一维海杂波序列仿真
• 3.2.1 基于ZMNL 和SIRP 法的K 分布杂波仿真
• 3.2.2 基于WSP 法的K 分布杂波仿真
• 3.3 二维相关相干海杂波仿真
• 3.3.1 海杂波相关性分析
• 3.3.2 二维海杂波仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 海杂波背景下的舰船成像研究
• 4.1 基于多普勒特征的频域滤波方法
• 4.1.1 基本原理和算法分析
• 4.1.2 仿真结果
• 4.2 基于杂波功率谱估计的抑制方法
• 4.2.1 杂波抑制的基本原理
• 4.2.2 自适应白化滤波器的设计
• 4.2.3 仿真结果
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢