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舰船InISAR成像及特征提取技术研究

张凯  
【摘要】:逆合成孔径雷达(ISAR,Inverse synthetic aperture radar)可以针对非合作运动目标进行高分辨率成像,具有全天时、全天候、高精度、远距离等优势,对于军事领域及民事应用有着重要价值和重大意义。传统的ISAR图像是探测目标在距离-多普勒二维平面的投影,难以获得目标真实尺寸及散射点间相对位置,具有一定的局限性。随着实际需求的不断发展,三维ISAR成像技术逐渐成为研究热点,ISAR图像丰富多样的特征提取工作也越来越重要。为了满足实际应用的需求,本文主要研究了 ISAR舰船成像,ISAR运动补偿,干涉 ISAR(InISAR,Interferometric inverse synthetic aperture radar)三维成像和特征提取等。第一章介绍了本文的研究背景和意义,国内外对ISAR成像、InISAR成像技术的研究,全文的内容安排。第二章推导了 ISAR成像基本原理。构建了仿真军舰点模型,分析ISAR对舰船成像的基本场景,进行回波数学推导等,研究翻滚,俯仰,偏航三维摆动对于舰船成像的影响。第三章重点研究了运动补偿技术。对于ISAR成像运动补偿的原理进行了分析,把运动补偿分为包络对齐和相位补偿两个步骤,通过粗补偿和精补偿,消除目标平动对于成像的不良影响。对于包络对齐和相位补偿的不同方法进行理论分析和实测数据的处理验证。第四章为本文的重点,主要提出了一种基于联合平动补偿的InISAR三维成像算法,通过不同天线回波的成像间的干涉,解决了相位缠绕和图像配准问题。对不同目标分别进行了仿真实验,并且与基于相关的三维成像方法进行了对比。第五章主要研究了舰船目标ISAR图像的特征提取问题。ISAR图像不同于普通光学图像,需要进行图像预处理,抑制噪声和干扰。同时需要在ISAR图像中分割目标与背景,并对目标区域进行填充和连接。同时研究ISAR图像的方位向定标问题并提取了实测舰船图像的几何特征。第六章,总结全文工作,指出需要进一步研究的问题。


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