【摘要】：由于自身全天時(shí)、全天候、遠(yuǎn)距離、高分辨的特點(diǎn),逆合成孔徑雷達(dá)(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)已被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、敵我識(shí)別、武器精確制導(dǎo)等領(lǐng)域。近年來,雙/多基地ISAR成像系統(tǒng)的出現(xiàn),大大提高了ISAR的隱蔽性與抗干擾能力。同時(shí),在ISAR基礎(chǔ)上發(fā)展而來的干涉逆合成孔徑雷達(dá)(Interferometric Inverse Synthetic Aperture Radar,InISAR)能夠獲取目標(biāo)三維幾何輪廓信息,從而賦予了ISAR對(duì)其目標(biāo)進(jìn)行精細(xì)刻畫、準(zhǔn)確識(shí)別的能力。因此不論是在軍事還是民用領(lǐng)域,ISAR的應(yīng)用必將更為普遍。與此同時(shí),ISAR目標(biāo)中微動(dòng)部件對(duì)回波的附加幅頻調(diào)制現(xiàn)象也引起了人們的關(guān)注,并將其命名為微多普勒效應(yīng)。一方面,由于運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)參數(shù)等因素的不同,微動(dòng)部件的微多普勒特征也存在差異,由此可將其作為一種用于目標(biāo)識(shí)別分類的顯著標(biāo)識(shí)。另一方面,微動(dòng)部件相對(duì)于目標(biāo)主體運(yùn)動(dòng)規(guī)律差異較大,在ISAR成像期間普遍存在越距離單元走動(dòng)現(xiàn)象,導(dǎo)致ISAR無法正確進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償而得到散焦的二維距離-多普勒?qǐng)D像,這一特性給ISAR干擾技術(shù)帶來了新的啟發(fā)。本論文旨在通過對(duì)雷達(dá)目標(biāo)微多普勒效應(yīng)的研究,提出針對(duì)單基地ISAR、雙/多基地ISAR及InISAR的微動(dòng)干擾方法。目前針對(duì)ISAR的干擾方法主要集中在用于產(chǎn)生具有固定形狀假目標(biāo)的欺騙干擾及相干調(diào)制壓制干擾方面,利用微多普勒效應(yīng)的干擾方法并不多見,對(duì)雙/多基地ISAR及InISAR的微動(dòng)干擾方法還有待研究。因此,本論文研究內(nèi)容補(bǔ)充了現(xiàn)階段針對(duì)多種體制ISAR的微動(dòng)干擾方法,給ISAR對(duì)抗的實(shí)踐提供了理論基礎(chǔ),為成像雷達(dá)電子對(duì)抗的發(fā)展提供了一些新思路。本文內(nèi)容概括總結(jié)為以下五個(gè)部分:第一部分首先闡述了本文的選題背景及立題意義,對(duì)國內(nèi)外ISAR成像及其對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了整理,并對(duì)微多普勒效應(yīng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。隨后研究了ISAR成像技術(shù)的基礎(chǔ)理論,包括線性調(diào)頻信號(hào)的特性、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法及微多普勒特征分析方法。第二部分對(duì)五種ISAR目標(biāo)中常見的微動(dòng)形式建立了數(shù)學(xué)模型,分別包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)、鳥類撲翼運(yùn)動(dòng)及人體步行運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)各模型ISAR回波進(jìn)行成像處理得到了不同運(yùn)動(dòng)形式的微多普勒頻率表達(dá)式,并通過時(shí)頻分析得到了其微多普勒時(shí)頻曲線,從而提取其微動(dòng)參數(shù)。第三部分針對(duì)單基地ISAR提出了三種微動(dòng)干擾方法�；谡{(diào)制轉(zhuǎn)發(fā)原理的微動(dòng)干擾方法為,干擾機(jī)首先根據(jù)微動(dòng)假目標(biāo)模板計(jì)算其在ISAR回波中的相位調(diào)制項(xiàng)及散射延時(shí),隨后對(duì)采集到的ISAR發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,生成干擾信號(hào)并放大轉(zhuǎn)發(fā)至ISAR接收機(jī)。該干擾方法可根據(jù)假目標(biāo)模板在ISAR圖像中對(duì)應(yīng)位置產(chǎn)生微動(dòng)假目標(biāo)點(diǎn),干擾效果可靈活調(diào)整,但干擾效果實(shí)現(xiàn)的前提為已知ISAR及模板坐標(biāo)信息,針對(duì)這一缺陷,又提出了微動(dòng)散射波干擾方法。該方法同樣對(duì)ISAR發(fā)射信號(hào)進(jìn)行微動(dòng)調(diào)制,但不同點(diǎn)在于干擾機(jī)將干擾信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo),后散射至ISAR接收機(jī),因此在敵方雷達(dá)位置未知情況下仍可進(jìn)行干擾。此外,還提出了脈沖卷積微動(dòng)調(diào)制干擾,干擾機(jī)通過對(duì)目標(biāo)回波特定距離單元的卷積,達(dá)到產(chǎn)生微動(dòng)假目標(biāo)點(diǎn)的效果,具有實(shí)現(xiàn)簡單的優(yōu)點(diǎn)。最后對(duì)三種微動(dòng)干擾方法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真并根據(jù)相關(guān)系數(shù)、等效視數(shù)等指標(biāo)對(duì)干擾效果進(jìn)行了定量評(píng)估。第四部分針對(duì)雙/多基地ISAR提出了兩種微動(dòng)干擾方法。雙/多基地ISAR由于其接收站的無源性和隱蔽性,可大大減小常規(guī)干擾方法的影響,針對(duì)這一問題提出了微動(dòng)散射波干擾方法,干擾機(jī)將模擬微動(dòng)假目標(biāo)點(diǎn)的回波相位信息調(diào)制至ISAR發(fā)射信號(hào)后轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo),多個(gè)ISAR接收站采集到目標(biāo)散射的干擾信號(hào)后可同時(shí)被干擾。但該方法計(jì)算量隨著假目標(biāo)點(diǎn)數(shù)量的上升而顯著增大,因此提出了改進(jìn)的脈沖卷積散射波干擾方法,該方法通過使用延時(shí)脈沖與ISAR發(fā)射信號(hào)卷積來模擬產(chǎn)生假目標(biāo)點(diǎn),通過控制延時(shí)變化規(guī)律可控制假目標(biāo)點(diǎn)產(chǎn)生的位置及變化規(guī)律,從而達(dá)到靈活的干擾效果。最后對(duì)兩種微動(dòng)干擾方法進(jìn)行了模擬仿真并進(jìn)行了參數(shù)分析。第五部分針對(duì)InISAR提出了兩種基于雙通道干擾機(jī)的干擾方法。首先微動(dòng)調(diào)制干擾方法為,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的三維假目標(biāo)模板,計(jì)算InISAR各天線基線方向的假目標(biāo)干涉相位,利用坐標(biāo)不同的兩干擾通道同時(shí)發(fā)射干擾信號(hào),具有特定相位關(guān)系的兩干擾信號(hào)在InISAR各天線基線方向疊加后產(chǎn)生的干涉相位等效于假目標(biāo)模板的干涉相位,從而對(duì)InISAR產(chǎn)生三維干擾效果。隨后提出了異頻調(diào)制干擾方法,通過兩干擾通道對(duì)InISAR發(fā)射信號(hào)進(jìn)行頻率不同的正弦調(diào)相并延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā),達(dá)到了產(chǎn)生具有時(shí)變坐標(biāo)假目標(biāo)點(diǎn)的干擾效果。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩種三維干擾方法的有效性。
【圖文】：

圖 1.2 夸賈林靶場(chǎng) KREMS 基地，西屋公司在美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署（Advance的領(lǐng)導(dǎo)下研制了對(duì)軌道目標(biāo)成像的逆合成孔徑雷達(dá)，發(fā)射信號(hào)為窄帶步進(jìn)頻信號(hào)。1965 年，ARPA 與美建立了奧爾柯雷達(dá)（ARPA Lincoln Laboratory C，，該雷達(dá)成為了世界首部寬帶成像雷達(dá)，即圖 1.3 中工作于C波段，可利用Chirp信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像，曾獲得中國發(fā)射的“東方紅”號(hào)衛(wèi)星的二維距離-多形建筑則為夸賈林毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)建造于 199z，除彈道導(dǎo)彈等目標(biāo)外，還能夠跟蹤太空垃圾等物

圖 1.2 夸賈林靶場(chǎng) KREMS 基地初，西屋公司在美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署（Advanced ）的領(lǐng)導(dǎo)下研制了對(duì)軌道目標(biāo)成像的逆合成孔徑雷達(dá)系，發(fā)射信號(hào)為窄帶步進(jìn)頻信號(hào)。1965 年，ARPA 與美同建立了奧爾柯雷達(dá)（ARPA Lincoln Laboratory C-b），該雷達(dá)成為了世界首部寬帶成像雷達(dá)，即圖 1.3 中達(dá)工作于C波段，可利用Chirp信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像，帶達(dá)曾獲得中國發(fā)射的“東方紅”號(hào)衛(wèi)星的二維距離-多普形建筑則為夸賈林毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)建造于 1990 Hz，除彈道導(dǎo)彈等目標(biāo)外，還能夠跟蹤太空垃圾等物體
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN957.52;TN974;P237

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