ISAR成像中微多普勒现象及CLEAN技术研究

论文摘要

逆合成孔径雷达(ISAR)是一种新型的二维高分辨成像雷达。目标中存在两种因素影响ISAR成像质量:目标中某种形式的微动部件,微动部分对回波造成复杂的调制形成微多普勒现象;目标中的强散射部件,强散射点的旁瓣会掩盖周围的弱点,并成为虚假目标。本文在转台成像模型的基础上着重研究了ISAR成像中的微多普勒效应的特征、对成像的影响、去除其影响的方法和运用CLEAN技术去除强散射点旁瓣以综合提高成像质量。本文首先根据转台上微动的运动模型,建立散射点微动模型,在ISAR回波模型的基础上得到微动散射点的回波模型,根据回波模型研究分析ISAR成像中微动的回波特征,并分析了微动对ISAR成像处理的影响,通过了仿真实验验证。其次,根据微动回波特征与主体回波特征的不同,研究了基于自适应高斯短时分数阶傅里叶变换的微多普勒抑制方法,首先将慢时间域回波信号分解为高斯线性调频信号之和,根据回波特征不同,分离为主体回波和微动回波两部分,主体回波用于成像处理,可以得到清晰的目标图像。针对FrFT遍历搜索计算量大的缺点,分析了两级搜索,提出了基于遗传算法的快速信号分解;仿真和实测数据实验验证了这种方法的有效性。最后,根据ISAR成像点扩散函数理论,阐述了ISAR成像中旁瓣产生的原因;在此基础上,分别研究了相干CLEAN和序列CLEAN两种去旁瓣的技术,对两种CLEAN技术的性能进行了详细分析比较,序列CLEAN技术能够降低虚警率和增强抗噪性,但序列CLEAN时空复杂度大,提出了基于遗传算法的最佳路径搜索的序列CLEAN技术;仿真和实测数据验证了两种CLEAN技术去旁瓣的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 ISAR成像中微多普勒现象和CLEAN技术的研究背景及意义
• 1.2 ISAR成像中微多普勒现象研究的历史及现状
• 1.3 CLEAN技术的研究的历史及现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 ISAR成像中微多普勒现象
• 2.1 引言
• 2.2 ISAR成像基本理论
• 2.2.1 ISAR转台成像原理
• 2.2.2 距离—多普勒成像算法
• 2.3 ISAR成像中微动模型和微多普勒效应
• 2.3.1 转台上微旋转的多普勒特征
• 2.3.2 转台上点目标微多普勒现象仿真
• 2.4 微多普勒效应对ISAR成像的影响
• 2.4.1 ISAR成像中微动散射点回波分析
• 2.4.2 ISAR成像中微多普勒现象仿真
• 2.5 实测数据中的ISAR微多普勒现象
• 2.6 本章小结
• 第3章 ISAR成像中微多普勒效应的抑制
• 3.1 引言
• 3.2 自适应高斯短时分数阶傅里叶变换
• 3.2.1 分数阶傅里叶变换
• 3.2.2 高斯短时分数阶傅里叶变换
• 3.2.3 自适应高斯短时分数阶傅里叶变换
• 3.2.4 基于AGSFrFT的微动部件和主体部件的分离
• 3.3 自适应高斯短时分数阶傅里叶变换的快速实现
• 3.3.1 两级搜索
• 3.3.2 基于遗传算法的搜索
• 3.4 仿真和实测处理结果
• 3.4.1 仿真处理结果
• 3.4.2 实测数据处理结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 CLEAN技术分析
• 4.1 引言
• 4.2 ISAR的点扩散函数理论
• 4.3 相干CLEAN算法
• 4.3.1 相干CLEAN算法基本原理
• 4.3.2 相干CLEAN算法实现及仿真
• 4.4 序列CLEAN算法
• 4.4.1 终止条件的判断函数
• 4.4.2 基于遗传算法的快速序列CLEAN实现
• 4.4.3 序列CLEAN算法实现及仿真
• 4.5 实测数据处理结果
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢