W波段全极化雷达目标特性测量算法研究.pdf

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1、W波段全极化雷达目标特性测量算法研究刘芳2015年1月中图分类号：UDC分类号：W波段全极化雷达目标特性测量算法研究作者姓名刘芳学院名称信息与电子学院指导教师赵国强答辩委员会主席孙厚军教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchonW-bandFullPolarimetricRadarTargetCharacteristicsMeasurementAlgorithmsCandidateName：FangLiuSchoolorDepartment:Scho

2、olofInformationandElectronicsFacultyMentor:GuoqiangZhaoChair,ThesisCommittee：Prof.XuetianWangDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下

3、进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要无论是隐身技术还是反隐身技术，都离不开对所探测目标的电磁散射特性的研究，复杂目标在不同电磁环境下具有不同散射特性。本文将大带宽和变极化技术结合得到高分辨率的一维和二维成像，并对全极化散射矩阵进行

4、极化分解，获取了更加精细的目标结构信息，在目标识别、雷达成像、精确制导等领域具有重要价值。首先，研究W波段变极化雷达系统的构建原理及探测方法。基于四子阵天馈和虚拟极化合成技术，系统可以实现任意极化形式的发射与接收，得到目标的全极化散射矩阵。通过数字幅相加权技术，实现多通道幅相误差校准；采用收发数字波束合成方法，降低了传统波束形成网络引入的损耗，提高了发射机EIRP值和接收机的灵敏度。系统还可以实现多种发射信号体制，在目标识别和分类方面具有极大潜力，符合当前雷达技术软件化、数字化、智能化的发展趋势。其次，着重研究了目标

5、散射特性的提取方法，包括全极化散射矩阵、高分辨一维距离像的获取方法、目标的两种常用的极化分解方法（Freeman分解和Cloude分解）。给出了仿真和实测数据的处理结果，得到了目标更加详细的径向散射信息，成功对典型目标进行了识别，说明上述算法具有一定的目标分类和识别能力。最后，深入研究了目标的二维高分辨成像技术。基于外场转台系统，对坦克模型进行数据采集，并应用距离-多普勒远场成像算法进行二维成像，成像效果良好。然而，由于大型复杂地面目标一般不满足远场测试条件，目标照射区域的电磁波不能像远场一样近似为平面波，否则会产生

6、较大的测量误差，因此重点研究了两种近场成像算法：改进的球面波卷积逆投影算法和基于坐标映射和广义相干的成像算法。它们直接作用于球面波模型，避免了远场距离近似，得到了更准确的近场成像。前一种算法利用了大量插值和叠加补偿，效率低；后一种算法则充分利用了傅里叶变换的快速性，同时相干叠加提升了信噪比，成像效果更好。最后对两种近场成像算法均进行了大量仿真实验验证，成像效果达到预期，并进一步对两种算法的计算量进行了比较,证明第二种算法更具高效性。关键词：全极化；极化校准；全极化散射矩阵；极化分解；MUSIC；ESPRIT;二维像I

7、北京理工大学硕士学位论文AbstractThedevelopmentofstealthtechnologyandanti-stealthtechnologyreliesontheresearchoftargetselectromagneticscatteringcharacteristics.Theelectromagneticscatteringcharacteristicsofcomplextargetsvaryfromdifferentelectromagneticenvironment.Broadbandan

8、dvariablepolarizationtechnologyarecombinedinthispapertoobtainmoredetailedinformationofthetargets,includinghighresolutionrangeprofile,two-dimensionalimageandpolarizationdecom