隨機(jī)噪聲超寬帶成像雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)和越來越復(fù)雜的電磁環(huán)境對(duì)雷達(dá)提出了越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，研究表明：隨機(jī)噪聲信號(hào)雷達(dá)具有優(yōu)良的電磁兼容性和目標(biāo)檢測(cè)性能。開展隨機(jī)噪聲高分辨成像雷達(dá)新體制的研究，特別是隨機(jī)噪聲信號(hào)雷達(dá)高分辨成像的關(guān)鍵技術(shù)研究，為實(shí)現(xiàn)隨機(jī)噪聲信號(hào)高分辨成像雷達(dá)打下基礎(chǔ)。 本文所做的工作歸納起來，主要包括以下幾個(gè)方面： 1)探討了隨機(jī)噪聲超寬帶成像雷達(dá)的理論基礎(chǔ)，研究了有關(guān)的成像算法，給出了隨機(jī)噪聲成像雷達(dá)在這些算法下的仿真結(jié)果。結(jié)果

2、表明，波前重構(gòu)和快速后向投影兩種成像算法適合隨機(jī)噪聲超寬帶成像雷達(dá)的應(yīng)用要求。 2)隨機(jī)噪聲超寬帶雷達(dá)信號(hào)有矩形和高斯形功率譜兩種形式。矩形功率譜隨機(jī)噪聲信號(hào)距離旁瓣呈現(xiàn)sinc函數(shù)形狀包絡(luò)，旁瓣電平基本不受所用數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的影響，且旁瓣較高，采用切趾濾波旁瓣技術(shù)可以有效抑制旁瓣，可以基本上不降低原SAR圖像的分辨率。高斯形功率譜隨機(jī)噪聲信號(hào)的距離旁瓣是無規(guī)則形狀，隨著相關(guān)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度增長(zhǎng)而顯著下降，因而在設(shè)備許可的情況下，可以利用增

3、加相關(guān)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的方法抑制旁瓣。 3)本文提出了隨機(jī)噪聲信號(hào)數(shù)字產(chǎn)生的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，成功實(shí)現(xiàn)了利用FPGA、大容量存儲(chǔ)器等器件進(jìn)行隨機(jī)噪聲寬帶信號(hào)的數(shù)字產(chǎn)生。通過分析硬件平臺(tái)產(chǎn)生的兩種隨機(jī)噪聲信號(hào)(改進(jìn)型Logistic-Map的混沌隨機(jī)噪聲信號(hào)和基于Ziggurat算法的高斯分布隨機(jī)噪聲信號(hào))的統(tǒng)計(jì)特性，證實(shí)了產(chǎn)生的這兩種隨機(jī)噪聲信號(hào)可以符合應(yīng)用要求。 4)首次論證并仿真實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)噪聲環(huán)形SAR。環(huán)形SAR可以提供被

4、照射區(qū)域的全視角(360度)圖像，可以獲得更多更精確的信息。在探討了隨機(jī)噪聲環(huán)形SAR模型的基礎(chǔ)上，給出了其成像算法的公式推導(dǎo)，以及具體的實(shí)現(xiàn)步驟。 5)首次探討并得到了隨機(jī)噪聲信號(hào)成像雷達(dá)的相干斑特性。建立了被觀測(cè)區(qū)域的散射體模型，從原始散射體回波信號(hào)仿真出發(fā)，探討了雷達(dá)電磁波形成相干斑的物理機(jī)理，以數(shù)學(xué)模型描述了相干斑的形成。仿真結(jié)果表明：隨機(jī)噪聲超寬帶SAR和線性調(diào)頻超寬帶SAR都存在相干斑現(xiàn)象，而線性調(diào)頻超寬帶SAR的相

5、干斑要比隨機(jī)噪聲超寬帶SAR的相干斑嚴(yán)重，對(duì)具有相同散射強(qiáng)度的點(diǎn)目標(biāo)成像，線性調(diào)頻超寬帶SAR的點(diǎn)目標(biāo)位置距離向幅度變化范圍要比隨機(jī)噪聲超寬帶SAR的距離向幅度變化范圍大將近3～5 dB。 6)本文分析了隨機(jī)噪聲超寬帶成像雷達(dá)的抗干擾性能，并和常規(guī)線性調(diào)頻超寬帶成像雷達(dá)的抗干擾性能進(jìn)行了比較。分析表明，隨機(jī)噪聲成像雷達(dá)的抗干擾能力要強(qiáng)于線性調(diào)頻成像雷達(dá)，例如，當(dāng)干擾為線性調(diào)頻信號(hào)(但調(diào)頻斜率不同于線性調(diào)頻信號(hào)雷達(dá)的調(diào)頻斜率)、干