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逆合成孔径雷达成像与干扰技术研究

范录宏  
【摘要】: 逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨率微波成像系统,在目标识别、反隐身、天文学研究及空中交通管制等领域具有很大的应用前景,是雷达成像领域中的一个重要研究方向。 本文研究了逆合成孔径雷达成像中的运动补偿、时频成像、多目标成像及干扰技术,建立了目标回波信号和仿真模型,进行了多种成像算法和干扰方法的研究,通过仿真试验检验了ISAR成像算法和干扰方法。归纳起来,本文的主要研究内容和创新包括以下几个方面: 1.以理想的ISAR匀速旋转运动和直线运动成像理论为基础,研究了切合实际应用的复杂运动目标的回波信号和成像原理。建立了飞机、导弹、卫星目标回波信号仿真模型,并生成了相应的仿真数据。在仿真模型中,雷达和目标参数及干扰参数可根据研究需要进行设置。 2.基于目标散射点运动补偿方法,将时频分析和自适应方法用于机动目标运动补偿,并对自适应联合时频(AJTF)多特显散射点运动补偿算法进行研究。采用AJTF方法自动选择和跟踪目标参考点,解决了多特显散射点处理方法在特显点选择和获取上的局限性。单特显点AJTF算法对平动补偿很有效,可以直接用于平动补偿,两特显点AJTF算法对机动目标非均匀旋转运动补偿效果显著,研究结果展示了AJTF算法的优势。 3.基于时频分布在交叉项抑制和时频分辨率两个方面的要求,提出了改进的WVD时频分布新算法,即SMWVD和MWVD算法,并与ISAR常用成像算法进行成像仿真比较。仿真结果表明,在ISAR机动目标成像中,SMWVD和MWVD算法在有效地抑制交叉项干扰的同时能够保持高的图像分辨率。 4.通过对ISAR多目标成像机理的研究,提出了多目标成像模型。分别采用RD、WVD、SMWVD和MWVD算法对模拟的多个目标雷达数据进行成像仿真。成像结果充分显示了MWVD算法在多目标成像中的优势。 5.在ISAR成像中首次引入了一种新的应用于非线性、非平稳信号处理的Hilbert-Huang变换(HHT),提出了基于HHT的ISAR机动目标和多目标成像算法。将HHT用于单点目标和飞机目标成像中的距离对准,成像结果验证了HHT算法在ISAR成像中的可行性。基于HHT中对本征模态函数分量的定义,在多目标成像时分别用不同的分量进行成像,获得了可用于目标识别的ISAR图像。 6.基于对ISAR雷达方程的分析,推导出了ISAR距离向和方位向干扰模型。研究了噪声调频干扰、射频噪声干扰和噪声调幅干扰对ISAR成像的影响。提出了一种新的ISAR组合式干扰方案,此方案将噪声调频干扰与转发式移频干扰相结合。干扰仿真结果证明了组合式干扰的性能优于单纯的噪声调频干扰,获得了比较好的干扰效果,是一种可行的ISAR干扰方案。 综上所述,本文在ISAR成像和干扰技术研究中取得了一些有益的研究成果,为后续研究奠定了基础。目前,在ISAR成像研究领域还存在许多尚未解决的问题,有待进一步的深入研究。


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