機動目標ISAR運動補償成像算法研究
發(fā)布時間：2022-02-09 10:57
逆合成孔徑雷達（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像系統(tǒng)的原理是根據目標的電磁散射特性,將機動目標的組成部分體映射到一個二維的平面上,從而得到目標的大體輪廓,同時呈現出目標的運動狀態(tài)。ISAR成像在目標識別、辨別和分類等軍事應用中發(fā)揮著重要作用。在這些應用場景中,如何提高距離向和方位向的分辨率是ISAR成像算法的關鍵要求。然而當目標的運動狀態(tài)復雜時,即目標的平移運動和旋轉運動為非勻速時,傳統(tǒng)的ISAR成像算法將不再適用,圖像分辨率會嚴重下降,甚至失真�；诖�,該文提出了兩種基于運動補償的ISAR自聚焦成像算法,并取得了良好的補償效果。文章的主要內容如下:首先,建立了ISAR機動目標成像幾何模型,著重闡述了ISAR成像的基本概念,如一維距離向和方位向,以及多普勒效應,并介紹了距離多普勒成像算法。這些概念和原理作為下面章節(jié)的基礎依據,支撐起該文所提方法的理論體系。其次,針對勻速大轉角高速機動目標,利用keystone變換獲得了目標旋轉運動所導致的距離徙動補償（range cell migration compensation,RCMC）,但當目標...
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
單基站ISAR—目標幾何結構
達信號發(fā)送到目標并從中接收回波信號，由于接收信號的時間延遲，可將測距。倘若目標正在移動，則接收信號的頻率將從發(fā)送信號的頻率基礎上，這被稱為多普勒效應。進一步來講，多普勒頻移由運動目標的徑向速度向上的速度分量確定。接收機對回波信號處理后，這一徑向速度引入的多使得回波中產生錯誤的目標距離信息。特別對于高速運動的目標，ISAR 圖散射點可能會占據多個分辨率單元，從而表現出目標圖像的模糊、散焦與外，目標方位向的錯誤定標也可能是由散射波中的相位誤差造成的。般情況下，首先對接收信號進行傅里葉變換，然后在頻域中測量多普勒頻葉頻譜中，峰值分量表示由目標的徑向速度引起的多普勒頻移。為了準確接收信號中的相位信息，雷達發(fā)射機必須由高度穩(wěn)定的頻率源驅動，這樣保持相位相干性。 2-2 為雷達—目標幾何結構。在雷達觀測的時間內，假設將目標的旋轉中心中心，同時也看作目標坐標系 xOy 的原點，設目標任意一點 P ( x,y)包含平轉動分量。
因此回波需要精細運動補償，使多普勒頻率在各距離單元之間保持恒定，這稱之為多普勒跟蹤。一般而言，利用多普勒跟蹤對剩余平動造成的相位誤差進行補償。綜上分析，距離跟蹤使每個散射點的距離像對齊，多普勒跟蹤實現了多普勒頻移的非時變。2.4.2 轉動補償由前面所述，ISAR 圖像的距離分辨率取決于雷達發(fā)射信號的帶寬，方位向分辨率取決于雷達照射時間內目標相對于雷達視線轉過的角度。實際上，目標相對于雷達視線方向轉動的小角度足以形成距離多普勒 ISAR 圖像。然而，當目標的轉角在雷達系統(tǒng)的相干處理間隔內較大時，基于傅立葉變換的成像算法所得到的 ISAR 圖像中會產生模糊和失真，因此必須對回波進行相位補償。轉動分量也會造成越距離單元徙動，同樣需要進行距離徙動校正，下面討論關于轉動分量對于雷達回波信號的影響。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于RID序列的微動目標高分辨三維成像方法[J]. 惠葉,白雪茹. 雷達學報. 2018(05)
[2]基于稀疏孔徑干涉ISAR技術的復雜運動艦船目標三維坐標恢復方法（英文）[J]. 王勇,陳雪飛. 雷達學報. 2018(03)
[3]ISAR imaging based on improved phase retrieval algorithm[J]. SHI Hongyin,XIA Saixue,TIAN Ye. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2018(02)
[4]基于塊稀疏的超寬帶FMCW雷達ISAR大轉角成像（英文）[J]. Ke JIN,Tao LAI,Gong-quan LI,Ting WANG,Yong-jun ZHAO. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(12)
[5]基于對稱Gabor小波濾波的艦船目標識別方法[J]. 尚士澤,李明,侯穎妮. 現代雷達. 2017(10)
[6]基于參數化稀疏表征高速目標ISAR成像方法[J]. 陳春暉,張群,顧福飛,羅迎. 華中科技大學學報(自然科學版). 2017(02)
[7]相位恢復算法的研究進展[J]. 朱紅云,周哲海,祝連慶,孟曉辰,王曉玲. 激光雜志. 2016(11)
[8]基于Gabor幅值特征和相位特征相融合的ISAR像目標識別[J]. 王芳,盛衛(wèi)星,馬曉峰,王昊. 電子與信息學報. 2013(08)
[9]一種快速高精度的相位恢復迭代法[J]. 黃利新,姚新,蔡冬梅,郭永康,姚軍,高福華. 中國激光. 2010(05)
[10]非么正變換系統(tǒng)中的二維相位恢復問題[J]. 汪力,董碧珍,楊國楨. 物理學報. 1989(11)
碩士論文
[1]基于相位恢復算法的ISAR自聚焦成像[D]. 夏賽雪.燕山大學 2017
[2]超寬帶FMCW雷達高分辨成像技術研究[D]. 靳科.解放軍信息工程大學 2017
本文編號：3616881
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
單基站ISAR—目標幾何結構
達信號發(fā)送到目標并從中接收回波信號，由于接收信號的時間延遲，可將測距。倘若目標正在移動，則接收信號的頻率將從發(fā)送信號的頻率基礎上，這被稱為多普勒效應。進一步來講，多普勒頻移由運動目標的徑向速度向上的速度分量確定。接收機對回波信號處理后，這一徑向速度引入的多使得回波中產生錯誤的目標距離信息。特別對于高速運動的目標，ISAR 圖散射點可能會占據多個分辨率單元，從而表現出目標圖像的模糊、散焦與外，目標方位向的錯誤定標也可能是由散射波中的相位誤差造成的。般情況下，首先對接收信號進行傅里葉變換，然后在頻域中測量多普勒頻葉頻譜中，峰值分量表示由目標的徑向速度引起的多普勒頻移。為了準確接收信號中的相位信息，雷達發(fā)射機必須由高度穩(wěn)定的頻率源驅動，這樣保持相位相干性。 2-2 為雷達—目標幾何結構。在雷達觀測的時間內，假設將目標的旋轉中心中心，同時也看作目標坐標系 xOy 的原點，設目標任意一點 P ( x,y)包含平轉動分量。
因此回波需要精細運動補償，使多普勒頻率在各距離單元之間保持恒定，這稱之為多普勒跟蹤。一般而言，利用多普勒跟蹤對剩余平動造成的相位誤差進行補償。綜上分析，距離跟蹤使每個散射點的距離像對齊，多普勒跟蹤實現了多普勒頻移的非時變。2.4.2 轉動補償由前面所述，ISAR 圖像的距離分辨率取決于雷達發(fā)射信號的帶寬，方位向分辨率取決于雷達照射時間內目標相對于雷達視線轉過的角度。實際上，目標相對于雷達視線方向轉動的小角度足以形成距離多普勒 ISAR 圖像。然而，當目標的轉角在雷達系統(tǒng)的相干處理間隔內較大時，基于傅立葉變換的成像算法所得到的 ISAR 圖像中會產生模糊和失真，因此必須對回波進行相位補償。轉動分量也會造成越距離單元徙動，同樣需要進行距離徙動校正，下面討論關于轉動分量對于雷達回波信號的影響。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于RID序列的微動目標高分辨三維成像方法[J]. 惠葉,白雪茹. 雷達學報. 2018(05)
[2]基于稀疏孔徑干涉ISAR技術的復雜運動艦船目標三維坐標恢復方法（英文）[J]. 王勇,陳雪飛. 雷達學報. 2018(03)
[3]ISAR imaging based on improved phase retrieval algorithm[J]. SHI Hongyin,XIA Saixue,TIAN Ye. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2018(02)
[4]基于塊稀疏的超寬帶FMCW雷達ISAR大轉角成像（英文）[J]. Ke JIN,Tao LAI,Gong-quan LI,Ting WANG,Yong-jun ZHAO. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(12)
[5]基于對稱Gabor小波濾波的艦船目標識別方法[J]. 尚士澤,李明,侯穎妮. 現代雷達. 2017(10)
[6]基于參數化稀疏表征高速目標ISAR成像方法[J]. 陳春暉,張群,顧福飛,羅迎. 華中科技大學學報(自然科學版). 2017(02)
[7]相位恢復算法的研究進展[J]. 朱紅云,周哲海,祝連慶,孟曉辰,王曉玲. 激光雜志. 2016(11)
[8]基于Gabor幅值特征和相位特征相融合的ISAR像目標識別[J]. 王芳,盛衛(wèi)星,馬曉峰,王昊. 電子與信息學報. 2013(08)
[9]一種快速高精度的相位恢復迭代法[J]. 黃利新,姚新,蔡冬梅,郭永康,姚軍,高福華. 中國激光. 2010(05)
[10]非么正變換系統(tǒng)中的二維相位恢復問題[J]. 汪力,董碧珍,楊國楨. 物理學報. 1989(11)
碩士論文
[1]基于相位恢復算法的ISAR自聚焦成像[D]. 夏賽雪.燕山大學 2017
[2]超寬帶FMCW雷達高分辨成像技術研究[D]. 靳科.解放軍信息工程大學 2017
本文編號：3616881
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