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海杂波建模及其对ISAR成像的影响

唐丽娜  
【摘要】:逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨成像雷达,能全天时、全天候、远距离提供高分辨率的雷达图像,在军用和民用的众多领域具有广泛的应用前景。利用雷达对海面的舰船目标进行ISAR成像时,由于目标存在于周围的自然环境中,因此成像时不可避免地会受到海杂波的影响。针对这一问题,本文建立了海杂波模型,进行了仿真,并分析了其对ISAR成像的影响。 本文首先研究了舰船目标ISAR成像算法。建立了舰船几何模型,分析舰船的运动特性,利用旋转矩阵理论得到了散射点在各个时刻的空间位置,介绍ISAR转台成像和运动补偿的基本原理,仿真得到不同时间舰船仅存在偏航、俯仰和滚动三种转动中的一种时以及三种转动同时存在时的成像结果。 其次分析了海杂波的幅度分布特性及其相关特性。本文海杂波的幅度分布特性采用K分布模型。K分布模型不仅对于海表面物理散射机理有很好的解释,而且与实验数据取得较好的吻合。随后分别对海杂波的时间和空间相关性进行了研究。此外给出了K分布中形状参数v与尺度参数a的估计方法,分析雷达参数、环境参数和几何视角参数对K分布参数估计的影响。 接着研究了K分布海杂波的建模及其仿真方法。利用零记忆非线性变化法(ZMNL)和球不变随机过程法(SIRP)分别产生了时间相关非相参和相参K分布海杂波序列,给出了仿真结果证明了方法的有效性;在ISAR回波信号中,海杂波为时-空二维的,因此根据海杂波的时间和空间相关性,利用球不变随机过程理论产生符合任意时-空相关性并服从K分布的随机序列。 最后本文重点分析了海杂波对ISAR成像和运动补偿的影响。根据时-空相关K分布海杂波的模拟方法和参数估计方法,分析形状参数对海杂波数据的影响。将仿真得到海杂波加入到舰船目标雷达回波后,进行运动补偿,运动补偿分为距离对准和相位补偿两个部分,相位补偿是在距离对准完成之后进行处理的,因此仅分析海杂波对距离对准的影响,文中从距离估计误差和互相关函数两个方面分析海杂波对距离对准的影响;而理想补偿后,海杂波会在目标的ISAR像中形成一个条带干扰,影响ISAR成像的质量。


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