【摘要】：隨著臨近空間飛艇技術(shù)的快速發(fā)展,發(fā)展艇載海洋監(jiān)視雷達(dá)具有重要意義。由于飛艇常處于“準(zhǔn)懸�！睜顟B(tài),巡航時(shí)的速度通常也較慢,適合于采用逆合成孔徑雷達(dá)(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)技術(shù)對(duì)艦船等目標(biāo)進(jìn)行成像。由此,本文提出了一種適合于臨近空間艇載雷達(dá)的工作模式—圓掃ISAR模式,該模式可充分發(fā)揮臨近空間飛艇覆蓋范圍大、可較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行“凝視”觀測(cè)的優(yōu)點(diǎn),能在較短的時(shí)間內(nèi)獲得所關(guān)注的大面積區(qū)域內(nèi)多個(gè)目標(biāo)的ISAR圖像。針對(duì)目前國內(nèi)外還沒有公開的臨近空間艇載雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀,研究了臨近空間艇載ISAR的參數(shù)設(shè)計(jì)、回波模擬等問題。為使所模擬的回波接近真實(shí)情況,研究了海雜波的模擬方法,在艦船的運(yùn)動(dòng)模型方面采用的是三維余弦轉(zhuǎn)動(dòng)模型。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上,研究了臨近空間艇載ISAR的成像方法。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的RD成像方法在天線旋轉(zhuǎn)速度較慢時(shí)仍可取得較好的成像效果,但在天線旋轉(zhuǎn)速度較快時(shí)成像質(zhì)量差。這主要是由于天線的快速旋轉(zhuǎn)使得成像積累時(shí)間短,從而造成目標(biāo)的方位分辨率低。為此,研究了基于壓縮感知的艇載圓掃ISAR超分辨率成像方法。首先研究了均勻轉(zhuǎn)速條件下的壓縮感知信號(hào)模型及成像算法,可適用于成像積累時(shí)間非常短的情況。當(dāng)成像積累時(shí)間的長(zhǎng)度超過了均勻轉(zhuǎn)速模型的適用條件時(shí),上述模型及算法的成像質(zhì)量不佳。為此,又研究了非均勻轉(zhuǎn)速條件下的壓縮感知信號(hào)模型及成像算法。由于圓掃ISAR模式下積累時(shí)間通常不長(zhǎng),為此在建立非均勻轉(zhuǎn)速條件下的壓縮感知信號(hào)模型時(shí)采用了勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)的假設(shè)。針對(duì)臨近空間艇載ISAR的參數(shù)設(shè)計(jì)、回波模擬、目標(biāo)成像等問題,分別開展了相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了RD算法可應(yīng)用于天線旋轉(zhuǎn)速度較慢的情況,還驗(yàn)證了當(dāng)天線旋轉(zhuǎn)速度較快時(shí)采用基于壓縮感知的成像算法能取得較好的成像質(zhì)量。當(dāng)天線旋轉(zhuǎn)速度特別快時(shí),可采用均勻轉(zhuǎn)速條件下的壓縮感知信號(hào)模型及成像算法,算法簡(jiǎn)單,處理效率更高。當(dāng)成像積累時(shí)間長(zhǎng)度超過均勻轉(zhuǎn)速模型的適用條件時(shí),應(yīng)采用非均勻轉(zhuǎn)速條件下的壓縮感知信號(hào)模型及成像算法。
【圖文】：

圖(c) 對(duì)第 3 只船進(jìn)行 ISAR 成像 圖(d) 對(duì)第 4 只船進(jìn)行 ISAR 成像圖 1-2 圓掃 ISAR 對(duì)多個(gè)目標(biāo)依次成像示意圖Figure 1-2 Schematic diagram of imaging multiple targets using circular scanning ISAR1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 艇載圓掃 ISAR 參數(shù)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀飛艇是一種有動(dòng)力控制的浮空器，功能強(qiáng)大，用途廣泛。美國、加拿大的一些研機(jī)構(gòu)已開展機(jī)載圓掃 ISAR 的飛行試驗(yàn)，，而國內(nèi)的研究還非常少。由于臨近空間飛艇術(shù)尚在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，還沒有完全成熟，所以臨近空間飛艇 ISAR 系統(tǒng)參數(shù)很難得到現(xiàn)有的雷達(dá)參數(shù)之間的相互制約關(guān)系等都已相對(duì)較成熟，可通過這些相互制約關(guān)系求需要的雷達(dá)參數(shù)。然而，天線轉(zhuǎn)速的確定在雷達(dá)參數(shù)設(shè)計(jì)理論中還沒有現(xiàn)成的公式可借鑒，因此需要根據(jù)艇載圓掃 ISAR 的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的計(jì)算公式。

圖 2-2 X 波段斑馬圖Figure 2-2 X band zebra看出對(duì)于臨近空間的高度，星下點(diǎn)及位設(shè)計(jì)，本文設(shè)計(jì)了四個(gè)波位供用戶表 2-3 波位設(shè)計(jì)Table 2-3 Design of Beam Model端入角（o）PRF(Hz) 距離模糊度(dB)方位模糊度(dB)44.3 500 -109.5 -82.8 51.1 510 -87.1 -85.9 57.8 500 -101.3 -84.3 64.8 480 -94.7 -87.4 波位的設(shè)計(jì)，包含波位及對(duì)應(yīng)的模
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN957.52;E91

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