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平流层ISAR系统设计及仿真

作　者: 李俊武
导　师: 景晓军
学　校: 北京邮电大学
专　业: 军事通信学
关键词: 平流层逆合成孔径雷达成像探测短时航迹预测
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

雷达的基本功能包括探测、跟踪(定位)和成像。雷达无论在军事还是在民用上现在都有很多的应用,其按照完成某项功能时收发系统是否分置两地被分为单基站雷达和双(多)基站雷达。平流层气流比较平缓而且风向相对固定,空间资源充足,在通信和雷达方面都有很好地应用前景,很早就有学者提出在平流层利用汽艇作为载体用于承载通信或者雷达相关设备。因为汽艇的造价相对比较便宜,便于进行位置控制和设备组网,而且雷达探测或者成像时对所覆盖区域是俯视,经合理设计监视区域内可有效消除盲区,也能满足监视区域内一定飞行高度目标的要求。所以平流层逆合成孔径雷达(ISAR, Inverse Synthetic Aperture Radar)系统有很大的研究价值,但是现今无论平流层通信还是平流层雷达的研究,公开的资料绝大多数都处于理论探索阶段。经过两个月的调研,在现有国内外研究成果的基础上,又在近十个月的努力后,本文主要做了以下几点工作：1.根据现有的平流层雷达系统研究的成果,尝试性设计了平流层ISAR的系统,并对系统中各物理设备部分的结构、功能和工作原理进行了说明。2.针对平流层ISAR系统的地面杂波弱等特点和系统设计的具体物理参数,探讨了雷达在平流层的进行探测、跟踪和成像等功能在理论上的可行性。在新设计的平流层ISAR系统上,用Matlab分别对平流层雷达的探测、跟踪和成像功能进行了仿真,在理论上证明了平流层雷达是可以完成其功能的。3.本文还对雷达的多目标成像、雷达成像目标识别、雷达组网和组网间协作航迹预测等方面做了探讨。本文设计了平流层ISAR系统的初步结构,并仿真了雷达在探测、跟踪和成像上的功能,但系统设计还不完善,系统的工作参数范围还有待于进一步探讨,并且运动补偿、雷达组网和航迹预测等方面今后还需要更进一步的研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 雷达成像简介及其应用  9-12
  1.2 平流层ISAR的特点  12-14
  1.3 主要的研究内容  14-16
第二章平流层ISAR的系统设计  16-31
  2.1 传统ISAR的原理  16-19
    2.1.1 ISAR系统目标运动的分解  16-17
    2.1.2 ISAR系统的转台模型及分辨率  17-19
    2.1.3 ISAR系统的运动补偿  19
  2.2 平流层ISAR成像的系统构成及工作原理  19-23
  2.3 平流层ISAR的目标探测和三维定位  23-30
    2.3.1 平流层ISAR系统的雷达探测  25-28
    2.3.2 平流层ISAR系统的雷达探测仿真  28-29
    2.3.3 平流层ISAR系统的雷达三维位置定位  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章平流层ISAR系统的成像及仿真  31-42
  3.1 传统ISAR系统的运动补偿和成像  31-36
    3.1.1 ISAR系统的回波信号  31-32
    3.1.2 ISAR系统的运动补偿  32-35
    3.1.3 ISAR系统的成像算法  35-36
  3.2 平流层ISAR成像系统成像及仿真  36-40
    3.2.1 平流层ISAR成像的特点  36-37
    3.2.2 平流层ISAR成像仿真  37-40
  3.3 平流层ISAR成像系统的多目标成像和目标识别  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章平流层ISAR的短时航迹预测  42-56
  4.1 雷达的跟踪以及传统的航迹预测  42-43
  4.2 平流层ISAR的航迹预测  43-51
    4.2.1 航迹预测过程  43-45
    4.2.2 平流层ISAR系统雷达的短时航迹预测模型  45-51
  4.3 航迹预测地面显示设备  51-53
    4.3.1 被测目标高度航迹预测  52
    4.3.2 被测目标地面投影航迹预测  52-53
  4.4 平流层ISAR的雷达组网及组网预测  53-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章总结与展望  56-58
参考文献  58-61
附录1 平流层雷达航迹预测仿真MATLAB源代码  61-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文  64

平流层ISAR系统设计及仿真

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