分布式雷達(dá)稀疏成像方法研究.pdf

1、分布式雷達(dá)利用多個(gè)收發(fā)雷達(dá)協(xié)同工作來充分挖掘目標(biāo)在空間、頻率、極化等方面的信息量，從而獲得較傳統(tǒng)單站雷達(dá)更高的成像性能。按照收發(fā)雷達(dá)的排列方式，分布式雷達(dá)可分為廣布式和共置式兩類。前者中收發(fā)雷達(dá)的排布較稀松，可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)任意角度的觀測(cè);后者中收發(fā)雷達(dá)的排布則較緊密，且通常采用收發(fā)陣列的形式。對(duì)于廣布式雷達(dá)，本文研究基于數(shù)字電視直播衛(wèi)星(Digital Video Broadcasting Satellites，DVB-S)的無源雷達(dá)系統(tǒng)

2、;對(duì)于共置式雷達(dá)，則重點(diǎn)關(guān)注基于線性調(diào)頻(Linear Frequency Modulated，LFM)信號(hào)的頻率分集多輸入多輸出(Frequency Diverse Multiple Input Multiple Output，F(xiàn)D-MIMO)雷達(dá)系統(tǒng)。
　　 首先，在單次快拍條件下建立了上述兩種典型系統(tǒng)的回波模型，基于回波與散射系數(shù)之間的傅氏變換關(guān)系進(jìn)行了空間譜域分析，給出了一般意義下的分布式成像極限分辨率，并依據(jù)FD-MI

3、MO譜域填充的特殊性推導(dǎo)了分辨率的解析表達(dá)式。其次，從兩種系統(tǒng)空間譜域填充呈現(xiàn)的非致密不均勻性出發(fā)，在目標(biāo)的高頻電磁散射稀疏先驗(yàn)假設(shè)下，應(yīng)用經(jīng)典的稀疏重構(gòu)方法正交匹配追蹤(Orthogonal Matching Pursuit，OMP)實(shí)現(xiàn)了基于DVB-S的稀疏無源成像。而在FD-MIMO雷達(dá)中，利用回波的兩維獨(dú)立性和聯(lián)合稀疏性提出了加權(quán)同時(shí)OMP(Weighted Simultaneous OMP, WSOMP)方法，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)距離像

4、的聯(lián)合稀疏壓縮，有效降低了成像方法的計(jì)算復(fù)雜度。然后，本文深入研究了兩種觀測(cè)矩陣失配的問題，其一是由于對(duì)連續(xù)場(chǎng)景離散化導(dǎo)致的Off-grid問題，提出了綜合利用ESPRIT和平面匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)DVB-S無源成像雷達(dá)非網(wǎng)格散射點(diǎn)反演的方法;另一是收發(fā)雷達(dá)存在的位置誤差問題，提出了稀疏自校正最大后驗(yàn)成像方法(SparseSelf-calibration via Maximum a Posterior, SSC-MAP)，在獲得較好的稀疏成像結(jié)

5、果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了位置誤差的自校正，進(jìn)而給出了算法的收斂性分析和初始條件的設(shè)置方法。最后，為了獲取目標(biāo)運(yùn)動(dòng)可能給分布式成像帶來的增益，針對(duì)DVB-S無源成像雷達(dá)建立了接收機(jī)等效stop-go模型，提出了靜止-成像-運(yùn)動(dòng)-速度估計(jì)(Stop-Imaging-Go-Velocity Estimation，SIGVE)的成像方法;針對(duì)FD-MIMO成像雷達(dá)提出了利用ESPRIT分別進(jìn)行距離和方位兩維獨(dú)立壓縮，并利用公共弦進(jìn)行直接速度估計(jì)的運(yùn)動(dòng)成像