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海杂波背景下高速运动目标ISAR成像技术研究

作　者: 张剑楠
导　师: 丁大志; 陈如山
学　校: 南京理工大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 逆合成孔径雷达高速运动回波模型相干化处理距离徙动校正自聚焦海杂波相干K分布
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 26次
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内容摘要

雷达成像技术具有巨大的军事和民用价值,考虑到科技发展与国防安全的需要,针对高速运动目标的成像研究必不可少。本文主要的工作是对高速运动目标逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar; ISAR)成像技术进行了研究,考虑到海面目标作低空运动时往往伴随着强烈的海杂波影响,本文也相应进行关于海杂波特性的研究。现将本文的主要进行的工作概括为以下几个部分：第一：介绍了ISAR中运动目标精确回波模型推导过程,并在此基础上总结出"stop-go"和“一阶近似”两种简化回波模型。随后,分别利用这两种回波模型构造针对高速运动目标回波的匹配函数,根据得到一维距离像的聚焦效果,选择合适的回波模型用于高速运动成像。第二：完整的阐述了高速运动目标ISAR成像的理论体系。首先,完成从目标运动参数的估计到回波相干化处理的过程；然后,进行距离单元徙动校正以及利用自聚焦算法去除参数估计误差和方位向高次剩余相位的影响；最后完成聚焦成像。考虑到在成像过程中多次用到自聚焦算法,并且其性能的好坏将直接对最后成像效果产生较大的影响,本文给出了一种在低信噪比情况下较传统特显点自聚焦算法和相位梯度自聚焦算法具有更好性能的改进自聚焦算法——加权特征向量法。第三：实际情况中,针对海面作低空高速飞行的目标往往受复杂海杂波影响的情况,该部分主要进行海杂波的仿真研究。为此,介绍一种效率更高的杂波仿真方法“高斯变量加权累积和法(Gaussian Variable Weighted Sum of Productions; GVWSP)",并相继给出一维、二维相干K分布海杂波的仿真理论。最后,考虑在不同信杂比和掠地角情况下海杂波对高速运动目标成像效果的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-12
  1.1 论文的研究背景及发展现状  7-10
    1.1.1 逆合成孔径雷达  7-8
    1.1.2 雷达杂波  8-10
  1.2 论文研究的意义  10
  1.3 论文主要研究内容安排  10-12
2 逆合成孔径雷达回波建模及解线频调处理  12-25
  2.1 逆合成孔径雷达回波模型分析  12-14
    2.1.1 ISAR运动目标空间几何关系  12
    2.1.2 ISAR运动目标回波信号模型推导  12-14
  2.2 低速与高速运动目标回波模型的对比研究  14-16
    2.2.1 低速运动目标回波模型  14-15
    2.2.2 高速运动目标回波模型  15-16
    2.2.3 两种回波模型对比  16
  2.3 高速运动对目标一维距离像的影响研究  16-23
    2.3.1 解线频调技术  16-18
    2.3.2 高速运动目标回波的解线频调处理  18-20
    2.3.3 仿真算例  20-21
    2.3.4 不同雷达参数条件下目标运动速度对成像影响分析  21-23
  2.4 本章小结  23-25
3 高速运动目标ISAR成像理论  25-45
  3.1 高速运动目标解线频调回波的补偿方法  25-29
    3.1.1 目标运动参数估计  25-27
    3.1.2 解线频调回波的相干化处理  27-29
  3.2 ISAR成像自聚焦算法研究  29-38
    3.2.1 相位梯度法自聚焦(PGA)  30-31
    3.2.2 加权特征向量法自聚焦(WEV)  31-35
    3.2.3 实验算例  35-38
  3.3 高速运动目标ISAR成像处理过程  38-42
    3.3.1 基于Keystone变换的距离徙动校正  38-40
    3.3.2 聚焦成像及成像算法性能分析  40-42
  3.4 成像算例仿真及分析  42-44
  3.5 本章小结  44-45
4 海杂波特性分析与仿真研究  45-71
  4.1 基于信息量准则的AR模型相关序列生成方法  45-50
    4.1.1 自回归理论  45-47
    4.1.2 列文森递推算法及信息量准则  47-49
    4.1.3 仿真算例  49-50
  4.2 一维相干K分布海杂波理论分析与建模仿真  50-60
    4.2.1 海杂波幅度特性和相关特性介绍  50-52
    4.2.2 一维相干K分布海杂波理论分析  52-55
    4.2.3 一维相干K分布海杂波仿真  55-60
  4.3 二维相干K分布海杂波理论分析与建模仿真  60-67
    4.3.1 二维相干K分布海杂波综述  61
    4.3.2 二维相干K分布海杂波理论分析  61-63
    4.3.3 二维相干K分布海杂波仿真  63-67
  4.4 不同海杂波背景下高速运动目标的ISAR成像结果  67-69
  4.5 本章小结  69-71
5 总结与展望  71-73
  5.1 本文总结  71
  5.2 工作展望  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-76

海杂波背景下高速运动目标ISAR成像技术研究

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