發(fā)布時間：2020-04-10 09:43

【摘要】：由于自身全天時、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、運(yùn)動監(jiān)測、敵我識別、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,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對其目標(biāo)進(jìn)行精細(xì)刻畫、準(zhǔn)確識別的能力。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,ISAR目標(biāo)中微動部件對回波的附加幅頻調(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)動形式、運(yùn)動參數(shù)等因素的不同,微動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)識別分類的顯著標(biāo)識。另一方面,微動部件相對于目標(biāo)主體運(yùn)動規(guī)律差異較大,在ISAR成像期間普遍存在越距離單元走動現(xiàn)象,導(dǎo)致ISAR無法正確進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償而得到散焦的二維距離-多普勒圖像,這一特性給ISAR干擾技術(shù)帶來了新的啟發(fā)。本論文旨在通過對雷達(dá)目標(biāo)微多普勒效應(yīng)的研究,提出針對單基地ISAR、雙/多基地ISAR及InISAR的微動干擾方法。目前針對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,對雙/多基地ISAR及InISAR的微動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)階段針對多種體制ISAR的微動干擾方法,給ISAR對抗的實(shí)踐提供了理論基礎(chǔ),為成像雷達(dá)電子對抗的發(fā)展提供了一些新思路。本文內(nèi)容概括總結(jié)為以下五個部分:第一部分首先闡述了本文的選題背景及立題意義,對國內(nèi)外ISAR成像及其對抗技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了整理,并對微多普勒效應(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)頻信號的特性、運(yùn)動補(bǔ)償算法及微多普勒特征分析方法。第二部分對五種ISAR目標(biāo)中常見的微動形式建立了數(shù)學(xué)模型,分別包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、振動運(yùn)動、進(jìn)動運(yùn)動、鳥類撲翼運(yùn)動及人體步行運(yùn)動。通過對各模型ISAR回波進(jìn)行成像處理得到了不同運(yùn)動形式的微多普勒頻率表達(dá)式,并通過時頻分析得到了其微多普勒時頻曲線,從而提取其微動參數(shù)。第三部分針對單基地ISAR提出了三種微動干擾方法�；谡{(diào)制轉(zhuǎn)發(fā)原理的微動干擾方法為,干擾機(jī)首先根據(jù)微動假目標(biāo)模板計算其在ISAR回波中的相位調(diào)制項(xiàng)及散射延時,隨后對采集到的ISAR發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制,生成干擾信號并放大轉(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圖像中對應(yīng)位置產(chǎn)生微動假目標(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,針對這一缺陷,又提出了微動散射波干擾方法。該方法同樣對ISAR發(fā)射信號進(jìn)行微動調(diào)制,但不同點(diǎn)在于干擾機(jī)將干擾信號轉(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調(diào)制干擾,干擾機(jī)通過對目標(biāo)回波特定距離單元的卷積,達(dá)到產(chǎn)生微動假目標(biāo)點(diǎn)的效果,具有實(shí)現(xiàn)簡單的優(yōu)點(diǎn)。最后對三種微動干擾方法進(jìn)行了計算機(jī)仿真并根據(jù)相關(guān)系數(shù)、等效視數(shù)等指標(biāo)對干擾效果進(jìn)行了定量評估。第四部分針對雙/多基地ISAR提出了兩種微動干擾方法。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,針對這一問題提出了微動散射波干擾方法,干擾機(jī)將模擬微動假目標(biāo)點(diǎn)的回波相位信息調(diào)制至ISAR發(fā)射信號后轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo),多個ISAR接收站采集到目標(biāo)散射的干擾信號后可同時被干擾。但該方法計算量隨著假目標(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脈沖與ISAR發(fā)射信號卷積來模擬產(chǎn)生假目標(biāo)點(diǎn),通過控制延時變化規(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。最后對兩種微動干擾方法進(jìn)行了模擬仿真并進(jìn)行了參數(shù)分析。第五部分針對InISAR提出了兩種基于雙通道干擾機(jī)的干擾方法。首先微動調(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發(fā)射干擾信號,具有特定相位關(guān)系的兩干擾信號在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InISAR發(fā)射信號進(jìn)行頻率不同的正弦調(diào)相并延時轉(zhuǎn)發(fā),達(dá)到了產(chǎn)生具有時變坐標(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 KREMS 基地，西屋公司在美國國防部高級研究計劃署（Advance的領(lǐng)導(dǎo)下研制了對軌道目標(biāo)成像的逆合成孔徑雷達(dá)，發(fā)射信號為窄帶步進(jìn)頻信號。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信號對目標(biāo)進(jìn)行成像，曾獲得中國發(fā)射的“東方紅”號衛(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 KREMS 基地初，西屋公司在美國國防部高級研究計劃署（Advanced ）的領(lǐng)導(dǎo)下研制了對軌道目標(biāo)成像的逆合成孔徑雷達(dá)系，發(fā)射信號為窄帶步進(jìn)頻信號。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信號對目標(biāo)進(jìn)行成像，帶達(dá)曾獲得中國發(fā)射的“東方紅”號衛(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN957.52;TN974;P237

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