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逆合成孔径雷达成像与干扰技术研究

2020-11-22阅读(707)

逆合成孔径雷达成像与干扰技术研究

论文摘要

逆合成孔径雷达（ISAR）是一种高分辨率微波成像系统，在目标识别、反隐身、天文学研究及空中交通管制等领域具有很大的应用前景，是雷达成像领域中的一个重要研究方向。本文研究了逆合成孔径雷达成像中的运动补偿、时频成像、多目标成像及干扰技术，建立了目标回波信号和仿真模型，进行了多种成像算法和干扰方法的研究，通过仿真试验检验了ISAR成像算法和干扰方法。归纳起来，本文的主要研究内容和创新包括以下几个方面：1．以理想的ISAR匀速旋转运动和直线运动成像理论为基础，研究了切合实际应用的复杂运动目标的回波信号和成像原理。建立了飞机、导弹、卫星目标回波信号仿真模型，并生成了相应的仿真数据。在仿真模型中，雷达和目标参数及干扰参数可根据研究需要进行设置。2．基于目标散射点运动补偿方法，将时频分析和自适应方法用于机动目标运动补偿，并对自适应联合时频（AJTF）多特显散射点运动补偿算法进行研究。采用AJTF方法自动选择和跟踪目标参考点，解决了多特显散射点处理方法在特显点选择和获取上的局限性。单特显点AJTF算法对平动补偿很有效，可以直接用于平动补偿，两特显点AJTF算法对机动目标非均匀旋转运动补偿效果显著，研究结果展示了AJTF算法的优势。3．基于时频分布在交叉项抑制和时频分辨率两个方面的要求，提出了改进的WVD时频分布新算法，即SMWVD和MWVD算法，并与ISAR常用成像算法进行成像仿真比较。仿真结果表明，在ISAR机动目标成像中，SMWVD和MWVD算法在有效地抑制交叉项干扰的同时能够保持高的图像分辨率。4．通过对ISAR多目标成像机理的研究，提出了多目标成像模型。分别采用RD、WVD、SMWVD和MWVD算法对模拟的多个目标雷达数据进行成像仿真。成像结果充分显示了MWVD算法在多目标成像中的优势。5．在ISAR成像中首次引入了一种新的应用于非线性、非平稳信号处理的Hilbert-Huang变换（HHT），提出了基于HHT的ISAR机动目标和多目标成像算法。将HHT用于单点目标和飞机目标成像中的距离对准，成像结果验证了HHT算法在ISAR成像中的可行性。基于HHT中对本征模态函数分量的定义，在多目标成像时分别用不同的分量进行成像，获得了可用于目标识别的ISAR图像。6．基于对ISAR雷达方程的分析，推导出了ISAR距离向和方位向干扰模型。研究了噪声调频干扰、射频噪声干扰和噪声调幅干扰对ISAR成像的影响。提出了一种新的ISAR组合式干扰方案，此方案将噪声调频干扰与转发式移频干扰相结合。干扰仿真结果证明了组合式干扰的性能优于单纯的噪声调频干扰，获得了比较好的干扰效果，是一种可行的ISAR干扰方案。综上所述，本文在ISAR成像和干扰技术研究中取得了一些有益的研究成果，为后续研究奠定了基础。目前，在ISAR成像研究领域还存在许多尚未解决的问题，有待进一步的深入研究。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 逆合成孔径雷达的发展概况
  • 1.3 主要贡献
  • 1.4 结构安排
  • 第二章 ISAR成像理论
  • 2.1 引言
  • 2.2 旋转目标成像理论
  • 2.2.1 旋转目标成像
  • 2.2.2 旋转目标成像的信号处理
  • 2.3 直线运动目标成像理论
  • 2.3.1 直线运动目标成像
  • 2.3.2 直线运动目标成像的信号处理
  • 2.4 复杂运动目标成像理论
  • 2.5 多维旋转运动
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 ISAR回波模拟
  • 3.1 引言
  • 3.2 ISAR目标回波信号模型
  • 3.3 距离压缩
  • 3.4 步进频率信号分析
  • 3.5 飞机目标回波回波模拟
  • 3.6 弹道目标回波信号模拟
  • 3.7 卫星目标回波信号模拟
  • 3.7.1 卫星运动模型
  • 3.7.2 卫星目标的ISAR成像原理
  • 3.8 ISAR回波信号成像
  • 3.8.1 飞机成像结果
  • 3.8.2 导弹成像结果
  • 3.8.3 卫星成像结果
  • 3.9 本章小结
  • 第四章 ISAR运动补偿技术
  • 4.1 运动补偿的基本概念
  • 4.2 距离校正
  • 4.2.1 频域校正法
  • 4.2.2 空域校正法
  • 4.2.3 包络最小熵法
  • 4.2.4 仿真结果
  • 4.3 相位补偿
  • 4.3.1 相位基准判别准则
  • 4.3.2 相位基准运动补偿法
  • 4.4 自适应联合时频运动补偿法
  • 4.4.1 解析模型
  • 4.4.2 自适应联合时频算法
  • 4.4.3 运动误差消除
  • 4.4.4 仿真结果
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 ISAR时频成像
  • 5.1 引言
  • 5.2 时频成像理论
  • 5.3 时频分析方法
  • 5.3.1 线性时频分布
  • 5.3.2 双线性时频分布
  • 5.4 仿真试验
  • 5.4.1 回波信号的时频分布
  • 5.4.2 时频成像仿真
  • 5.5 改进的WVD算法
  • 5.5.1 SMWVD和MWVD算法
  • 5.5.2 成像仿真
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 ISAR多目标成像
  • 6.1 引言
  • 6.2 多目标成像原理分析
  • 6.3 多目标成像运动补偿
  • 6.4 多目标成像仿真
  • 6.4.1 两个目标（导弹及一个诱饵）成像
  • 6.4.2 多目标（导弹及三个诱饵）成像
  • 6.4.3 高采样率成像
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 HH变换在ISAR成像中的应用
  • 7.1 引言
  • 7.2 Hilbert-Huang变换
  • 7.2.1 本征模态函数
  • 7.2.2 经验模态分解方法
  • 7.3 EMD方法端点问题
  • 7.4 基于HHT的机动目标成像
  • 7.4.1 机动单点目标成像
  • 7.4.2 机动飞机目标成像
  • 7.5 基于HHT算法的ISAR多目标成像
  • 7.6 本章小结
  • 第八章 ISAR干扰技术研究
  • 8.1 引言
  • 8.2 ISAR干扰理论
  • 8.3 ISAR雷达方程与干扰分析
  • 8.4 噪声调制干扰及仿真
  • 8.4.1 噪声调频干扰
  • 8.4.2 射频噪声干扰
  • 8.4.2 噪声调幅干扰
  • 8.5 组合式干扰方法
  • 8.5.1 转发式干扰
  • 8.5.2 移频干扰
  • 8.5.3 干扰仿真
  • 8.6 本章小结
  • 第九章 全文总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻博期间取得的研究成果

    • 相关论文文献

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