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ISAR成像中若干问题的研究

2020-12-09阅读(904)

ISAR成像中若干问题的研究

论文摘要

逆合成孔径雷达(ISAR)成像是目前世界上雷达成像处理中的研究热点,也是信号处理中的一个崭新领域。本文主要对ISAR成像中的两个问题进行研究和探索:双基地ISAR成像理论和ISAR成像中同相正交通道间相位误差的补偿技术。传统意义上的ISAR是单基地的,其成像技术较为成熟,但是有一些体制上的先天缺陷。例如作用距离受到限制,在电子战中容易受到攻击等。而刚刚开始研究的双基地ISAR则能克服上述缺陷。本文在单基地ISAR成像的基础上,着重于单/双基地ISAR成像的区别与联系,将成熟的单基地ISAR成像技术与算法推广到双基地ISAR。在介绍了双基地ISAR的概念、优点并回顾了单基地ISAR的基本理论及算法后,给出了双基地ISAR的数学模型和回波信号的表达式,经过合理的假设和严密的数学推导,直接推导出双基地ISAR的成像公式与距离向、方位向分辨率。通过比较单/双基地ISAR的成像公式,我们发现,双基地ISAR基本可以等效为双基地夹角的角平分线上的一个单基地ISAR。这样就把双基地ISAR成像问题,转换成无论是技术还是算法都较成熟的单基地ISAR成像的情况。之后本文进行了仿真实验,假设了目标的三种运动情形:仅旋转、方位向平移和距离向平移,利用距离多普勒成像算法对目标成像,其中后两种运动情形进行了平动补偿。仿真实验结果验证了本文的双基地ISAR成像理论,也证明了单基地ISAR的成像算法——距离多普勒算法适用于双基地ISAR成像。正交解调时同相正交通道间幅度相位误差是影响ISAR接收机性能的一个重要因素。这种幅相不一致性会产生一个镜像分量叠加在原信号上,影响ISAR成像的脉冲压缩输出结果。现有的补偿技术与校正理论,有的需要增加硬件测量模块,有的要求原信号与镜像信号统计独立,还有的则是算法复杂、计算密集。本文研究了I/Q两路幅相不一致性的影响,然后提出了一种新的相位误差的数字补偿技术。这种新的方法,不需要添加任何的模拟测量模块,也不需要提供额外的参考信号,根据ISAR匹配滤波的成像结果,完成了误差估计与相位补偿。它是基于这样一种原理:当同相正交通道间的相位误差被准确校正时,ISAR的一维距离像的信息熵最小(或者对比度最大)。利用最小熵法(或者最大对比度法)可以得到准确的相位误差估计值,同时消除不匹配的镜像分量,达到了相位误差补偿的目的。文中的仿真实验结果验证了这种新的相位误差补偿理论。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 雷达成像背景及发展简介
  • 1.2 逆合成孔径雷达成像技术
  • 1.2.1 逆合成孔径雷达的发展与应用
  • 1.2.2 逆合成孔径雷达成像
  • 1.3 论文的主要研究内容
  • 1.3.1 双基地逆合成孔径雷达
  • 1.3.2 ISAR成像中同相正交通道间相位误差的补偿技术
  • 1.4 论文的结构安排
  • 第二章 ISAR成像基本理论
  • 2.1 ISAR成像基本原理
  • 2.2 ISAR成像分析
  • 2.2.1 距离向分辨
  • 2.2.2 方位向分辨
  • 2.2.3 转角的限制
  • 2.3 平动补偿
  • 2.3.1 包络对齐
  • 2.3.2 相位校正
  • 2.3.3 包络对齐和相位较正一步完成的方案
  • 2.4 ISAR成像算法
  • 2.4.1 算法理论分析
  • 2.4.2 旋转距离走动
  • 2.5 距离多普勒算法的实现与仿真
  • 2.5.1 仿真系统流程图
  • 2.5.2 仿真参数
  • 2.5.3 仿真结果与分析
  • 2.5.4 结论
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 双基地ISAR成像
  • 3.1 双基地ISAR成像公式推导
  • 3.1.1 仅有旋转的双基地ISAR模型
  • 3.1.2 运动补偿
  • 3.2 双基地ISAR成像分析
  • 3.2.1 距离向分辨
  • 3.2.2 方位向分辨
  • 3.2.3 旋转角的限制
  • 3.3 双基地ISAR的系统构成与设计考虑
  • 3.3.1 系统构成
  • 3.3.2 特殊考虑
  • 3.4 双基地ISAR成像算法的实现与仿真
  • 3.4.1 仿真系统流程图
  • 3.4.2 仿真参数
  • 3.4.3 仿真结果与分析
  • 3.4.4 结论
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 ISAR成像中同相正交通道间相位误差的补偿技术
  • 4.1 引言
  • 4.2 ISAR接收机
  • 4.2.1 线性调频信号
  • 4.2.2 匹配滤波
  • 4.3 I/Q幅相不一致性分析
  • 4.3.1 信号分析
  • 4.3.2 不一致性影响
  • 4.3.3 已有校正方法
  • 4.4 自适应相位误差校正
  • 4.4.1 自适应调整方法
  • 4.4.2 校正算法
  • 4.5 仿真结果与讨论
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 主要结论
  • 5.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间已发表的论文
  • 上海交通大学学位论文答辩决议书

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