非合作目標(biāo)ISAR成像方法研究.pdf

1、逆合成孔徑雷達(dá)（ISAR）由于其不受天氣、環(huán)境、時(shí)間等這些因素的影響，其在軍用及民用有著很高的應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，為了獲得高質(zhì)量的ISAR圖像，圍繞著ISAR成像算法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們進(jìn)行了大量研究。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面。
　　1) ISAR成像原理及ISAR像的橫向定標(biāo)
　　首選，本文先介紹ISAR成像的基本原理，主要分析了距離像及方位像的信號(hào)處理方法，進(jìn)而得到ISAR圖像的二維分辨。接著，本文還分析了ISAR像的

2、橫向定標(biāo)問(wèn)題。通常我們獲得ISAR圖像時(shí)，方位向的積累時(shí)間或者成像所需的脈沖回?cái)?shù)都是人為定義的，沒有考慮到所得圖像與觀測(cè)目標(biāo)大小是否一致。由于ISAR圖像的距離向單元所代表的長(zhǎng)度是確定的，我們需要將方位向單元所代表的長(zhǎng)度與其相等，這樣得到的圖像就能真實(shí)反映觀測(cè)目標(biāo)的尺寸。這就是 ISAR像的橫向定標(biāo)問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了基于偽時(shí)間的線性調(diào)頻信號(hào)（LFM）解調(diào)頻處理，運(yùn)用曲線擬合方法，得到了成像所需合適的脈沖回波數(shù)。
　　2

3、)機(jī)動(dòng)目標(biāo)ISAR成像
　　傳統(tǒng)RD算法只適用于目標(biāo)在進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)的ISAR成像，若目標(biāo)機(jī)動(dòng)飛行，其旋轉(zhuǎn)方式為勻加速或者加加速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，由于其距離單元內(nèi)的信號(hào)形式不再是簡(jiǎn)單的單頻信號(hào)，而是LFM或者三次相位信號(hào)（CPS），在進(jìn)行方位壓縮時(shí)，RD算法得到的圖像會(huì)出現(xiàn)模糊，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量，所以我們需要對(duì)復(fù)雜的LFM或者CPF信號(hào)進(jìn)行分析，結(jié)合時(shí)頻分析及參數(shù)估計(jì)等方法，得到機(jī)動(dòng)目標(biāo)在不同時(shí)刻的瞬時(shí)ISAR像。
　　3)具有旋

4、轉(zhuǎn)部件目標(biāo)的ISAR成像
　　本文介紹的復(fù)雜目標(biāo)指的是帶有旋轉(zhuǎn)部件的觀測(cè)目標(biāo)，比如：直升機(jī)、含旋轉(zhuǎn)部件的艦船以及噴氣式飛機(jī)。旋轉(zhuǎn)部件在隨著剛體目標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，自身也進(jìn)行著自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則在相應(yīng)的距離單元內(nèi)，其產(chǎn)生了正弦調(diào)頻信號(hào)的形式，RD算法成像時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的橫條干擾現(xiàn)象。針對(duì)正弦調(diào)頻信號(hào)的剔除，我們運(yùn)用了時(shí)頻分析方法：短時(shí)傅里葉變換（STFT）及局部均值分解（LMD）來(lái)得到剛體的ISAR像。
　　4)壓縮感知理論在ISAR

5、成像中的應(yīng)用
　　本文還介紹了壓縮感知（CS）在ISAR成像中的應(yīng)用，由于ISAR觀測(cè)的目標(biāo)相對(duì)于觀測(cè)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)比較小，目標(biāo)散射點(diǎn)可以看作為稀疏的，我們則可以運(yùn)用CS理論來(lái)解決。當(dāng)信號(hào)在某一域?yàn)橄∈栊盘?hào)時(shí)，在采樣點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)小于奈奎斯特采樣點(diǎn)數(shù)的情況下，CS可以很高概率地恢復(fù)出原始信號(hào)。我們可以將其應(yīng)用到ISAR超分辨成像領(lǐng)域，在有限的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)得到長(zhǎng)積累時(shí)間的ISAR圖像。
　　而且，我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的ISAR成像系統(tǒng)會(huì)由于其不穩(wěn)定

6、性，存在著隨機(jī)缺失回波數(shù)據(jù)的情況。針對(duì)這一問(wèn)題，我們應(yīng)用CS理論提出了很好的ISAR成像方法，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中得到了良好的效果。
　　5)譜估計(jì)理論在ISAR成像中的應(yīng)用
　　譜估計(jì)理論一直是信號(hào)處理研究的重點(diǎn)，近年來(lái)提出的譜分析方法有著優(yōu)于傅里葉變換的特性，其分辨率更高，旁瓣更低，在很多工程領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。本文運(yùn)用幾種譜分析方法如幅度相位估計(jì)方法（APES）及迭代自適應(yīng)（IAA）來(lái)得到超分辨的ISAR圖像。而且，運(yùn)用IAA算