雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像技術(shù)研究.pdf

1、關(guān)聯(lián)成像是光學(xué)領(lǐng)域研究前沿的新興熱點(diǎn)問(wèn)題之一，能夠?qū)崿F(xiàn)非定域性成像，一經(jīng)提出就引起了廣泛的討論和研究。本文借鑒光學(xué)關(guān)聯(lián)成像的基本原理，基于波前隨機(jī)調(diào)制、波束內(nèi)超分辨的創(chuàng)新構(gòu)思，探索一種不依賴(lài)、且不受限于目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像技術(shù)，與 SAR/ISAR成像形成互補(bǔ)，為現(xiàn)有雷達(dá)成像技術(shù)中對(duì)靜止\準(zhǔn)靜止目標(biāo)以及非合作目標(biāo)成像等瓶頸問(wèn)題提供嶄新的視角和解決思路。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴研究了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像的基本理論，對(duì)關(guān)聯(lián)成像應(yīng)用于

2、微波雷達(dá)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、信號(hào)波形以及波束內(nèi)超分辨原理等基礎(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容包括：分析了熱光關(guān)聯(lián)成像原理，從雷達(dá)信號(hào)處理的角度得出關(guān)聯(lián)成像實(shí)現(xiàn)的前提條件；提出采用時(shí)空不相關(guān)的探測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像的方式。對(duì)比了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像和熱光關(guān)聯(lián)成像的差異，并分析了二者在成像根本原理上的一致性；提出了陣列結(jié)構(gòu)發(fā)射正交-時(shí)間不相關(guān)信號(hào)的波前調(diào)制方法，推導(dǎo)證明了這種方法能夠在探測(cè)區(qū)域產(chǎn)生具有時(shí)空不相關(guān)特征的雷達(dá)信號(hào)覆蓋；對(duì)比了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像與傳統(tǒng)

3、SAR/ISAR以及陣列雷達(dá)成像方法，進(jìn)一步詮釋了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像不依賴(lài)于多普勒頻率的波束內(nèi)超分辨原理。結(jié)合數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像利用單脈沖回波能夠獲得靜止、合作以及非合作目標(biāo)的清晰圖像。
　?、蒲芯苛死走_(dá)關(guān)聯(lián)成像的空間模糊函數(shù)，對(duì)名義分辨率、波形設(shè)計(jì)、陣列構(gòu)型和抗干擾性能進(jìn)行了分析。具體內(nèi)容包括：給出了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像的空間模糊函數(shù)，推導(dǎo)了名義分辨率的解析表達(dá)式，闡明了雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)與分辨能力之間的關(guān)系；給出了零載頻假設(shè)下的分辨率

4、表示，從而量化評(píng)估陣列構(gòu)型對(duì)分辨率的影響；提出了噪聲調(diào)制波形和混沌調(diào)制波形，該種波形能夠天然地滿(mǎn)足雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像對(duì)正交性和時(shí)間不相關(guān)性的要求；針對(duì)典型的雷達(dá)成像干擾形式，分析了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像的抗干擾性，理論和實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明由于采用了具有時(shí)空不相關(guān)特征的探測(cè)信號(hào)，這種成像技術(shù)具有突出的抗干擾性能。
　　⑶研究了基于參數(shù)化模型的圖像重構(gòu)方法。由于探測(cè)信號(hào)的空間不相關(guān)特征受到微波系統(tǒng)條件限制，熱光關(guān)聯(lián)成像中基本的相關(guān)重構(gòu)法并不能在雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像中

5、獲得高分辨率。本章由此提出了參數(shù)化模型下的重構(gòu)方法，對(duì)成像方程的構(gòu)造和重構(gòu)條件進(jìn)行了分析，并提出了分步式重構(gòu)方法以降低計(jì)算復(fù)雜度。重點(diǎn)分析了在三維區(qū)域構(gòu)造時(shí)空不相關(guān)探測(cè)信號(hào)的條件，由此在參數(shù)化模型下研究了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像的三維圖像重構(gòu)。
　　⑷對(duì)模型失配條件下的成像算法展開(kāi)了研究，具體內(nèi)容包括：分析了模型失配的產(chǎn)生原因，即目標(biāo)運(yùn)動(dòng)和初始網(wǎng)格失配；研究了模型失配條件下的信號(hào)模型，給出了其主要影響因素：目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速率、初始網(wǎng)格偏移、探測(cè)信號(hào)

6、的時(shí)空不相關(guān)特征以及目標(biāo)散射系數(shù)矢量；分析了現(xiàn)有算法在模型失配條件下的局限性，給出了圖像重構(gòu)的兩種方案；針對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)引起的模型失配，研究了基于稀疏恢復(fù)的圖像重構(gòu)算法。針對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)給出了基于參數(shù)估計(jì)和基于多維參數(shù)聯(lián)合估計(jì)的成像方案；分析了雷達(dá)關(guān)聯(lián)成像中初始網(wǎng)格失配效應(yīng)的特殊性，并分析了現(xiàn)有網(wǎng)格優(yōu)化算法的局限性，從而提出了相關(guān)-參數(shù)化聯(lián)合重構(gòu)算法，在保證分辨率的同時(shí)有效增強(qiáng)了模型失配條件下算法的穩(wěn)健性。并且，提出了基于匹配濾波的聯(lián)合重構(gòu)