合成孔径雷达对抗及目标检测技术研究

论文摘要

合成孔径雷达作为一种重要的军事侦察手段，在现代战争中的作用日益突出，因此，对合成孔径雷达的干扰和抗干扰技术的研究，以及干扰条件下合成孔径雷达获取目标信息技术的研究已经成为雷达领域中的一个重要课题。在这个课题背景下，本文旨在解决合成孔径雷达干扰条件下的目标检测的相关问题，并以此为线索研究了合成孔径雷达成像及图像预处理技术，干扰及抗干扰技术，以及干扰条件下的目标检测技术。对部分现有的技术作了更深入的分析和研究，也提出了一些新的有价值的方法和算法。 首先分析了SAR成像和相位梯度自聚焦算法，提出了基于盲反卷积处理的SAR图像自聚焦方法和基于图像全变差最小准则的自聚焦算法。研究结果表明本文的自聚焦算法在解决二次相位误差方面优于相位梯度自聚焦算法。 然后分析了SAR图像的统计特性，为SAR图像滤波和目标检测打下基础。提出了基于分布特性的自适应窗口滤波技术，并将之与固定窗口滤波技术以及基于相干斑分布特性的自适应窗口滤波技术作了比较，结果表明本文的算法能较好地保持点目标的信息，有利于目标检测。 接下来分析了SAR干扰和抗干扰的基本方法，指出了SAR干扰和抗干扰的利弊，总结了干扰和抗干扰的研究思路。根据这个思路研究了几种SAR干扰和抗干扰技术，包括：一般干扰及抗干扰技术、伴飞式干扰技术、储频干扰及抗干扰技术、弹射式干扰及抗干扰技术。在干扰的研究中提出了随机时延的弹射式干扰、随机时延叠加的储频干扰、储频欺骗干扰的快速算法。在研究抗干扰技术中提出了从多普勒频域抑制弹射式干扰(包括提高脉冲重复频率、部分频谱成像)、双天线对消抗弹射式干扰、双天线对消中的干扰信号相位误差估计算法、距离压缩后限幅抑制储频干扰。 最后研究了干扰条件下的目标检测技术。首先从未干扰条件下的目标检测的研究入手，提出了基于目标分布特性的目标检测技术，推导了几种分布假设条件下的目标检测算法。然后在干扰条件下，研究了噪声干扰后图像的分布特性，提出了基于广义似然比和目标分布特性的目标检测技术。结果表明基于目标分布特性的目标检测算法性能优于传统的双参数恒虚警检测算法。提出了两种干扰条件下的目标变化检测算法：基于置信区间的目标变化检测算法；基于广义似然比检测的目标变化检测算法。结果表明提出的算法适合干扰条件下的雷达目标变化检测，填补了干扰条件下的目标检测及目标变化检测的空白。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及课题意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 课题意义
• 1.2 雷达电子对抗的发展历史
• 1.2.1 雷达干扰技术的发展过程
• 1.2.2 雷达抗干扰技术的发展过程
• 1.2.3 SAR对抗的发展历史
• 1.3 雷达对抗技术的研究现状
• 1.3.1 雷达干扰的研究现状
• 1.3.2 雷达抗干扰技术的研究现状
• 1.3.3 SAR对抗研究现状
• 1.4 SAR图像增强研究现状
• 1.4.1 SAR图像相干斑抑制研究现状
• 1.4.2 SAR自聚焦研究现状
• 1.5 SAR图像目标识别技术发展现状
• 1.6 论文的研究内容及结构安排
• 1.6.1 论文的研究内容
• 1.6.2 论文结构安排
• 第二章 合成孔径雷达成像技术研究
• 2.1 合成孔径雷达成像算法
• 2.1.1 回波模型
• 2.1.2 距离-多普勒算法
• 2.1.3 成像处理增益
• 2.2 相位梯度自聚焦算法
• 2.2.1 循环移动
• 2.2.2 加窗处理
• 2.2.3 相位误差估计
• 2.3 盲反卷积自聚焦
• 2.3.1 SAR图像降析模型
• 2.3.2 反卷积处理算法
• 2.3.3 实验结果及讨论
• 2.4 基于图像最小全变差的自聚焦算法
• 2.4.1 SAR图像二次相位误差与全变差
• 2.4.2 SAR图像全变差范数与二次相位误差的关系
• 2.4.3 基于最小全变差的自聚焦算法
• 2.4.4 算法复杂度分析
• 2.4.5 仿真实验结果
• 2.5 本章小结
• 第三章 SAR图像处理基础研究
• 3.1 SAR图像的统计特性
• 3.1.1 SAR图像的相干斑
• 3.1.2 SAR图像分布特性
• 3.2 SAR图像相干斑抑制技术
• 3.2.1 最大似然估计
• 3.2.2 多视处理
• 3.2.3 MMSE方法
• 3.2.4 Gamma最大后验概率滤波
• 3.2.5 衡量相干斑抑制效果的指标
• 3.3 自适应加窗滤波算法研究
• 3.3.1 基于相干斑分布的自适应窗口
• 3.3.2 基于分布变化检测的自适应窗口
• 3.3.3 实验及结果比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 合成孔径雷达干扰与抗干扰基础
• 4.1 一般雷达的干扰技术
• 4.1.1 雷达干扰的分类
• 4.1.2 噪声干扰分析
• 4.1.3 雷达干扰方程
• 4.2 一般雷达的抗干扰技术
• 4.2.1 典型的抗干扰措施
• 4.2.2 抗干扰的基本思想
• 4.3 合成孔径雷达对抗基础
• 4.3.1 合成孔径雷达的干扰
• 4.3.2 合成孔径雷达的抗干扰
• 4.4 本章小结
• 第五章 对合成孔径雷达的干扰技术研究
• 5.1 对合成孔径雷达的一般干扰模式
• 5.1.1 一般干扰模式的模型
• 5.1.2 一般干扰模式的信号分析
• 5.1.3 一般干扰模式的功率分析
• 5.1.4 仿真结果及小结
• 5.2 对合成孔径雷达的储频干扰
• 5.2.1 压制式储频干扰
• 5.2.2 欺骗式储频干扰
• 5.2.3 储频干扰仿真实验
• 5.2.4 储频式干扰小结
• 5.3 合成孔径雷达的伴飞式干扰
• 5.3.1 伴飞式干扰的数学模型
• 5.3.2 伴飞式干扰的信号分析
• 5.3.3 伴飞式干扰的功率分析
• 5.3.4 伴飞干扰模式小结
• 5.4 对合成孔径雷达的弹射式干扰
• 5.4.1 弹射式干扰的模型
• 5.4.2 固定时延的弹射式干扰
• 5.4.3 随机时延的弹射式干扰
• 5.4.4 弹射式干扰小结
• 5.5 本章小结
• 第六章 合成孔径雷达抗干扰技术研究
• 6.1 对噪声干扰的抗干扰技术
• 6.1.1 提高脉冲重复频率抑制噪声干扰
• 6.1.2 仿真实验分析
• 6.1.3 抑制噪声干扰小结
• 6.2 脉冲干扰的抗干扰技术
• 6.2.1 抗脉冲干扰的原理
• 6.2.2 抗脉冲干扰对成像结果的影响
• 6.2.3 抗脉冲干扰的仿真实验分析
• 6.2.4 抗脉冲干扰小结
• 6.3 弹射式干扰抑制方法研究
• 6.3.1 提高脉冲重复频率抑制干扰
• 6.3.2 方位部分频谱成像抑制干扰
• 6.3.3 双路对消抑制弹射干扰
• 6.4 储频干扰的对抗技术
• 6.4.1 抗干扰的原理
• 6.4.2 抗干扰仿真结果
• 6.5 本章小结
• 第七章 干扰条件下的目标检测技术研究
• 7.1 SAR图像目标检测基础
• 7.1.1 目标检测基础理论
• 7.1.2 双参数恒虚警检测
• 7.2 无干扰条件下的目标检测研究
• 7.2.1 无干扰条件下的目标检测模型
• 7.2.2 CFAR算法推导
• 7.2.3 基于目标分布特性的检测算法
• 7.2.4 实验结果及分析
• 7.2.5 无干扰条件下目标检测小结
• 7.3 干扰条件下的目标检测研究
• 7.3.1 干扰条件下的目标检测模型
• 7.3.2 干扰条件下SAR图像的分布特性
• 7.3.3 基于目标分布特性的检测算法
• 7.3.4 CFAR与DBCFAR性能比较
• 7.3.5 干扰条件下的目标检测小结
• 7.4 干扰条件下的目标变化检测研究
• 7.4.1 目标变化检测模型
• 7.4.2 基于置信区间的检测
• 7.4.3 基于广义似然比的检测
• 7.4.4 实验及结果分析
• 7.5 本章小结
• 第八章 结束语
• 8.1 本文的研究成果
• 8.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻博期间研究成果