本文關(guān)鍵詞：近程運(yùn)動(dòng)目標(biāo)三維ISAR成像方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：逆合成孔徑雷達(dá)（Inverse SyntheticAperture Radar, ISAR）是指雷達(dá)不動(dòng)，目標(biāo)圍繞著雷達(dá)運(yùn)動(dòng)，其成像技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)就引起了人們廣泛的關(guān)注。通過(guò)發(fā)射一個(gè)寬頻帶的信號(hào)，ISAR可以獲得較高的距離分辨率，通過(guò)雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)形成大的合成孔徑而獲得橫向分辨率。對(duì)于合作的或非機(jī)動(dòng)的目標(biāo)，利用ISAR技術(shù)可以較容易地獲得高質(zhì)量的二維圖像[1]。但是對(duì)于非合作的或者是機(jī)動(dòng)的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的ISAR成像方法具有一定的局限性，由于非合作目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度無(wú)法獲得，因此ISAR在方位向的位置也就無(wú)法得到；對(duì)于機(jī)動(dòng)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，由于目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)速度都是時(shí)變的，，從而造成多普勒值是時(shí)變的，此時(shí)的距離-多普勒平面同傳統(tǒng)意義上的距離-多普勒平面不一致，給目標(biāo)識(shí)別造成困難。同時(shí)，傳統(tǒng)的二維ISAR成像技術(shù)得到的二維圖像僅僅是空間目標(biāo)在距離-多普勒平面上的投影，不能反映目標(biāo)散射點(diǎn)的真實(shí)位置，同時(shí)也不能確定實(shí)際的物理尺寸，這對(duì)于日益發(fā)展的雷達(dá)成像領(lǐng)域以及目標(biāo)識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的二維ISAR成像技術(shù)已經(jīng)不能滿足雷達(dá)成像和目標(biāo)識(shí)別的要求。 正因?yàn)閭鹘y(tǒng)二維ISAR成像技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們對(duì)目標(biāo)識(shí)別的要求，因此人們開(kāi)始把視線轉(zhuǎn)移到三維ISAR成像技術(shù)領(lǐng)域。干涉ISAR（InISAR）作為三維ISAR成像技術(shù)的一種，提出的時(shí)間較早[2]。干涉技術(shù)最早是由Graham提出，并用于合成孔徑雷達(dá)（SAR）的成像中，利用兩個(gè)干涉天線，通過(guò)比較回波信號(hào)的相位差，實(shí)現(xiàn)地形高度信息的測(cè)量[2]。 上面介紹的都是目標(biāo)在遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)的情況，當(dāng)目標(biāo)位于雷達(dá)的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)時(shí)，雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)的波前相對(duì)于目標(biāo)可以通過(guò)菲涅爾近似，近似為平面波進(jìn)行處理；而當(dāng)目標(biāo)位于近場(chǎng)時(shí)，則不可使用菲涅爾近似，雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的波前不可以近似為平面波進(jìn)行處理，即應(yīng)按球面波計(jì)算波前，而常規(guī)的距離向和方位向的正交分解也不適用于此情況，但是采用常規(guī)的ISAR處理思路仍然是可行的，即先對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后再?gòu)慕剔D(zhuǎn)臺(tái)模型出發(fā)，得到目標(biāo)的圖像。ISAR成像作為雷達(dá)成像領(lǐng)域的一種方法，是空間目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的一個(gè)重要部分。三維ISAR成像技術(shù)獲得的三維圖像不僅可以反映目標(biāo)的物理尺寸，而且能夠正確地恢復(fù)出目標(biāo)的三維空間位置等信息，而且其自身的目標(biāo)特性對(duì)三維模型沒(méi)有影響，這使三維成像技術(shù)具有較高的優(yōu)越性。因此，空間目標(biāo)三維ISAR成像的研究具有實(shí)際應(yīng)用意義，而高效的三維ISAR成像方法的研究也顯得尤為重要。本文主要研究了近程運(yùn)動(dòng)目標(biāo)三維ISAR成像的方法，根據(jù)球面波的特點(diǎn)，應(yīng)用波前重建的方法得到目標(biāo)的二維圖像，再運(yùn)用干涉處理的方法得到第三維坐標(biāo)信息，從而得到目標(biāo)的三維圖像。 論文第一章為緒論，闡述了ISAR成像技術(shù)研究的背景和意義，國(guó)內(nèi)外ISAR成像技術(shù)的發(fā)展，介紹了ISAR成像的基本概念和本文的主要工作。 論文第二章介紹了ISAR成像的常規(guī)方法，主要是距離-多普勒算法，并介紹了兩種脈沖壓縮算法，即匹配濾波法和解線性調(diào)頻法。然后介紹了ISAR成像的轉(zhuǎn)臺(tái)模型，距離-多普勒算法以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ詈笸ㄟ^(guò)仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了常規(guī)的ISAR成像運(yùn)用到近程運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像的局限性。 論文第三章介紹了三維成像技術(shù)，首先介紹了InISAR成像的基本理論，包括干涉三維成像的方法，干涉ISAR成像的流程，角閃爍及其判斷準(zhǔn)則，然后介紹了圖像失配產(chǎn)生的原因以及圖像配準(zhǔn)的方法。 論文第四章主要針對(duì)本課題的研究場(chǎng)景提出了一種近程運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維ISAR成像方法，介紹了近程二維成像時(shí)所用到的波前重建方法，將二維圖像進(jìn)行干涉處理后得到目標(biāo)的第三維坐標(biāo)信息，即可得到目標(biāo)的三維圖像，仿真實(shí)驗(yàn)證明了該方法的正確性。 論文第五章為結(jié)論，敘述了對(duì)本文工作的總結(jié)以及對(duì)未來(lái)工作的展望。
【關(guān)鍵詞】：ISAR成像 近程 波前重建 干涉處理 三維成像
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 研究歷史和現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 第2章 ISAR 成像的常規(guī)方法18-45
• 2.1 引言18
• 2.2 目標(biāo)模型的建立18
• 2.3 距離高分辨和一維距離像18-31
• 2.3.1 線性調(diào)頻信號(hào)18-22
• 2.3.2 目標(biāo)的一維距離像22-31
• 2.4 ISAR 成像的常規(guī)方法31-42
• 2.4.1 ISAR 成像的轉(zhuǎn)臺(tái)模型32-33
• 2.4.2 距離-多普勒算法33-39
• 2.4.3 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償39-42
• 2.5 常規(guī) ISAR 成像方法運(yùn)用到近程成像的局限性42-44
• 2.6 本章小結(jié)44-45
• 第3章 InISAR 三維成像技術(shù)研究45-57
• 3.1 引言45-46
• 3.2 InISAR 三維成像基本理論46-51
• 3.2.1 干涉三維成像方法46-48
• 3.2.2 InISAR 三維成像流程48-49
• 3.2.3 角閃爍及其判斷準(zhǔn)則49-51
• 3.3 圖像配準(zhǔn)51-55
• 3.3.1 圖像失配產(chǎn)生的原因52-54
• 3.3.2 基于單特顯點(diǎn)初相校正的配準(zhǔn)方法54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 基于近程運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維 ISAR 成像57-85
• 4.1 引言57
• 4.2 近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)57-59
• 4.3 空間頻域插值算法59-69
• 4.3.1 空間頻域插值算法基本原理59-67
• 4.3.2 空間頻域插值法與 BP 算法比較67-69
• 4.4 基于近程運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維 ISAR 成像69
• 4.5 仿真分析69-84
• 4.5.1 理想條件下算法仿真69-73
• 4.5.2 速度估計(jì)誤差對(duì)算法的影響73-75
• 4.5.3 噪聲對(duì)算法的影響75-80
• 4.5.4 斜視對(duì)算法成像結(jié)果的影響80-84
• 4.6 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論85-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單93-94
• 致謝94

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：371479