机载雷达前视高分辨成像技术研究

论文摘要

正前视成像是机载雷达亟需的一种重要功能,能极大的提高战机对地侦查和攻击能力;然而受成像机理限制,实波束扫描、DBS和斜前视SAR均不具备正前视成像能力,因此必需探索其它前视高分辨成像途径。本文围绕机载雷达前视高分辨成像的理论和方法,主要研究了雷达前视回波模型、大斜前视DBS成像算法和基于统计方法的雷达方位超分辨算法,具体工作如下:1、分析了机载雷达前视回波模型。根据雷达的成像几何关系,导出了点目标回波在回波矩阵中为沿斜线卷积的模型,并研究了距离走动校正和角度误差校正方法,为前视高分辨成像奠定了基础。2、研究了适用于大斜前视的DBS算法。首先分析了基本的DBS算法,分析了成像处理过程特点及雷达系统参数选取方法。针对大斜前视时的距离走动,嵌入了结合距离向脉冲压缩过程的距离走动校正方法,进一步提高了DBS成像的方位分辨率。3、研究了基于最大似然准则的时域迭代方位超分辨算法。根据基于回波方位向卷积模型,导出了基于最大似然准的迭代解卷积方法,并提出了快速算法,实现了方位超分辨。4、研究了基于最大后验准则的时域雷达方位超分辨算法。利用熵作为先验分布,推导了基于最大后验准则的迭代解卷积算法,提出了快速算法,有效的改善了方位角分辨率。5、通过大量仿真实验,分析了信噪比、方位采样率等雷达系统参数及天线方向图误差对超分辨算法性能的影响。6、研究了DBS、超分辨处理两种成像算法输出图像的拼接方法,实现了机载雷达两种模式宽扇区高分辨成像平滑无缝拼接。仿真分析及实测数据处理验证了上述处理算法的有效性。结果表明,超分辨方法能有效实现雷达前视高分辨成像,通过拼接处理可实现它与DBS模式前视大宽扇区拼接。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外现状及发展态势
• 1.2.1 基于多普勒分辨理论的雷达高分辨成像
• 1.2.2 基于反卷积理论的雷达高分辨雷达成像
• 1.2.3 基于现代信号处理的高分辨成像算法
• 1.3 论文的结构安排
• 第二章 机载雷达前视回波模型
• 2.1 前视回波模型
• 2.2 驻留时间分析
• 2.2.1 扫描方向对驻留时间的影响
• 2.2.2 驻留时间补偿
• 2.2.3 驻留时间补偿仿真分析
• 2.3 距离走动及补偿
• 2.3.1 载机运动对距离走动的影响
• 2.3.2 距离走动校正
• 2.3.3 距离走动校正仿真分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 大斜前视DBS 成像算法研究
• 3.1 DBS 基本原理
• 3.2 DBS 成像处理过程
• 3.2.1 回波模型
• 3.2.2 距离走动校正
• 3.2.3 多普勒质心估计
• 3.2.4 多普勒频域滤波处理
• 3.3 成像系统参数选择
• 3.3.1 锐化比的计算
• 3.3.2 脉冲重复频率的选择
• 3.3.3 相干累积脉冲数选择
• 3.4 仿真分析与实测数据处理
• 3.4.1 DBS 成像处理仿真分析
• 3.4.2 实测数据DBS 成像处理
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于统计方法的雷达方位超分辨算法研究
• 4.1 方位回波模型
• 4.2 基于最大似然准则的超分辨算法
• 4.2.1 迭代解卷积算法推导
• 4.2.2 自适应快速算法
• 4.2.3 迭代次数选择
• 4.3 基于最大似然准则的超分辨算法性能分析
• 4.3.1 收敛速度分析
• 4.3.2 超分辨性能
• 4.3.3 噪声放大问题分析
• 4.3.4 计算量分析
• 4.4 基于最大后验准则的超分辨方法
• 4.4.1 最大后验解卷积算法推导
• 4.4.2 自适应快速算法
• 4.4.3 超分辨性能分析
• 4.4.4 噪声放大问题分析
• 4.4.5 计算量分析
• 4.5 系统参数对超分辨效果的影响
• 4.5.1 信噪比对超分辨结果的影响
• 4.5.2 方位采样率对超分辨结果的影响
• 4.5.3 方向图误差对超分辨结果的影响
• 4.6 仿真分析及实测数据验证
• 4.6.1 超分辨效果仿真分析
• 4.6.2 雷达多点目标超分辨性能仿真
• 4.6.3 实测数据超分辨处理
• 4.7 本章小结
• 第五章 前视宽扇区成像处理
• 5.1 前视区域时频域特性
• 5.2 拼接处理
• 5.2.1 幅度校正
• 5.2.2 融合处理
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间的研究成果