逆合成孔径雷达成像方法与干扰方法的分析-(6197)

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1、2逆合成孔径雷达成像方法与干扰方法的研究1．2lSAR的发展史和现状ISAR与SAR几乎是同步发展的。在60年代初，在Brown领导下的WillowRun实验室就开展了旋转目标成像的研究【51。在60年代末，宽带的线性调频信号及高稳定度的相干雷达技术已经成熟，使相干雷达对转台上缩比模型进行成像获得了成功16]。Walker从1970年起开展旋转目标成像方面的研究。他的研究工作导致了对距离．多普勒成像理论更明确的阐述。在70年代末和80年代初，利用旋转目标成像原理，成功的获得了金星表面的高分辨率雷达图像。1978年，C．C．Chen等人利用地面

2、雷达对直线和弯道飞行的目标(飞机)进行了成像研究，获得了令人鼓舞的成像结果并且对信号预处理、距离曲率、距离校准以及运动补偿等问题均作了分析和研究。1987年，Wehner对SAR和ISAR的基本理论和现存的实际问题给出了较明确的论述。另外，在1987年的一篇文献上报道了由美国海军实验室的科学家研制成功的ISAR技术可使机载雷达显示出海面上舰船的轮廓，由此，可用于识别其类型和进行分类。这种新型ISAR技术首次应用于新德克萨斯仪器公司制造的APS一137(V)雷达中，这是作为海军LockheedS--3A到S_3B升级的一部分。不仅如此，这种新型

3、雷达还将装备到海军LoekheedP--3飞机上。美国国防部在1989年向国会提交的“关键技术计划”年度报告中，把ISAR作为发展高灵敏雷达的要项目，说明ISAR己经进入美国军事应用领域12J。国内的ISAR研究起步相对较晚。1988年，在国家高科技发展计划(863计划)的支持下，国内几个主要从事雷达研究的高校和研究所开展了ISAR技术的研究工作并对运动补偿方法进行了深入的研究。同时转动补偿(MTRC补偿)的问题在雷达成像之始就受到人们的重视，西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室成像小组做了很多工作，1999通过对回波信号的3阶近似实现了M

4、TRC的补偿[71；2002年深刻分析了产生MTRC的原因并运用Keystone变换对其进行7"Ib偿【81：2004年发表了回波信号的相干处理方法，并在方位向的处理中提出了快速Keystone变换的应用【9】。从目前了解的情况看，我国对ISAR的研究，虽然取得了很多成果，但是和国外先进水平相比，尤其在ISAR成像实用化方面，还有一定的差距。1．3本文的主要内容本文以基本的ISAR信号处理为起点，全面阐述了ISAR的成像和干扰，主要第一章绪论分为五章：第一章，简述本文的研究背景和意义，介绍了ISAR的发展史和现状。第二章，从基本的Walker

5、模型入手，分析了ISAR的回波信号。接着详细介绍了雷达信号的匹配滤波，并以在实际中广泛应用的线性调频信号为例，给出了匹配滤波的仿真，从而可以直观地看出，采用发射线性调频信号、在接收时采用匹配滤波这种方法，可以很好的解决发射机功率限制与距离分辨率的矛盾。最后，给出了线性调频信号的一个特殊处理方式：解线频调处理，大大简化了运算量。第三章，首先介绍了ISAR的转台成像模型，分析了ISAR成像的基本原理，即通过分析距离向和方位向的频谱来得到目标的空间散射函数的估计值。紧接着，引出目标的普遍运动形式：除了目标与雷达的相对转动以外，还有平动。这个平动分量

6、会引起相邻回波之间的延时变化和相位变化。延时变化会导致一维距离像错位；相位变化会产生多普勒频移，影响后面成像时的频谱分析。这就是进行运动补偿的意义。运动补偿分为两步：距离对准和相位补偿。前者是为了消除相邻回波间的延时变化；后者是为了消除相位变化。这时对补偿后的回波直接做频谱分析成像，就是距离多普勒(R-D)算法。该章最后给出了仿真结果，可以直观的看出，没有经过运动补偿的成像几乎无法辨认，而运动补偿后的成像效果十分良好。第四章，在分析前一章距离多普勒(R．D)算法的适用范围时，阐述了MTRC(散射点越距离单元走动)现象产生的原因，从而研究了极坐

7、标格式算法，即PFA方法。目标回波严格意义上说是存放在一个扇形区域里，在小转角下，目标散射点在相干时间内没有穿越一个距离单元，可以把这个扇形区域等效为矩形区域，直接对距离向和方位向做频谱分析成像，这就是第三章中的线性距离多普勒算法。而在大转角下，MTRC现象十分严重，直接做频谱分析成像效果很差，所以必须将数据从扇形区域转存到矩形区域中。这个过程可以通过插值来实现。本章最后给出了仿真结果，可以发现在大转角下，距离多普勒(R．D)算法成的像出现了严重的MTRC现象，而经过PFA插值算法处理后则基本消除了MTRC现象，成像效果良好。第五章，主要探讨

8、对ISAR的干扰技术。首先简要介绍了雷达干扰的分类。接着通过分析ISAR的雷达方程，知道相对于对普通雷达的干扰，对ISAR干扰需要更大的功率。接着研究了三种对ISA