ISAR空间目标识别方法研究

发布时间：2020-11-19 18:11

　　逆合成孔径雷达(ISAR)经过数十年的发展,其成像理论和针对ISAR图像的识别算法已经逐步完善,在军用和民用都有着很大的应用价值。然而随着全球各国对太空资源逐步重视,对太空资源的开发已经成为热点,并且今后太空作战的趋势逐步加剧,空间目标已经成为了雷达领域的研究热点,其ISAR图像识别研究也因此愈加有战略价值。本文针对基于ISAR图像对空间目标识别分类算法进行了一些研究,主要的研究内容如下:(1)空间目标的微多普勒特征分析和提取方法基于短时傅里叶变换对微多普勒现象造成的条纹干扰在信号域进行了去除,同时作为识别空间目标的重要特征之一,采用改进算法对微多普勒频率进行了估计,研究了针对不同强度的条纹,采用非线性变换来抑制杂波、增强微多普勒的算法。(2)针对ISAR图像的几何特征提取算法以提取图像中空间目标边缘序列为基础,采用傅里叶算子和对数螺旋线算子分别对边缘进行了处理,使其具有尺寸平移不变的稳定性。同时针对ISAR图像不同于光学图像,稀疏独立分散分布的特点,在用canny算子提取边缘前对图像进行了膨胀与腐蚀处理,使得到完整闭合的目标轮廓,避免了直接提取轮廓、得到大量闭合椭圆曲线的问题。(3)改进的神经网络分类算法在训练分类器时,样本的类型是有限的,并且具有监督学习的神经网络不能对训练样本以外的类别做出判断。为了改善这种现象,对网络末端的判断器进行了改进,要求最大值响应要大于其他内分类器的响应值一定阈值,否则判断该测试样本为样本库之外的目标并交由人工做上标记。网络具有这一功能使得图像库种类更新及时,解决了对新出现的目标勉强识别为库中目标的问题。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN957.52
【部分图文】：

散射点,空间目标,3D模型,坐标

g) 载人运载火箭 3D 模型 h) 载人运载火箭散射点仿真结果图 2-1 四种空间目标的 3D 模型和它们的散射点坐标仿真结果2.3 逆合成孔径雷达的成像原理逆合成孔径技术指雷达固定在地面上、目标在空中运动的情况下，在成像时间内利用傅里叶变换提取目标相对于雷达进行转台运动而产生的多普勒频率，来确定目标上该像素在方位向上的位置（在这一过程中相当于雷达天线的孔径被扩大了）从而提高雷达方位向的距离分辨率的成像技术。与普通的测速测距雷达相比，区别在于测速测距雷达把目标近似处理为点目标，只关心目标的速度和距离而不关心目标的形状，这意味着普通雷达仅在距离分辨率上有要求而不保留回波中目标横向方向（与距离向垂直）的信息。而成像雷达为了捕捉目标形状的细节信息，需要目标在雷达视线平面上距离向和方位向两个方向的二维信息，并且雷达的距离分辨率至少要小于目标的整体大小，才能成功进行成像，这就需要采取一定的信号处理算法去提取目标回波中的方位向信息，提高成像雷达的距离向和方位向的分辨率。

原始回波信号

原始的回波信号矩阵如图2-4 所示，脉冲压缩后的信号矩阵如图 2-5 所示。从两张图对比中可以看出，脉冲压缩技术有效地减小了脉宽，大幅度地提高了距离分辨率。

脉冲压缩,傅里叶变换,信号,方位

- 14 -图 2-5 脉冲压缩后信号位向高分辨2.3 节分析我们可知，对信号进行方位向的傅里叶变换可以提取目信息从而成像。但从图 2-5 中可以看出，由于目标在成像时间内，回波信号产生了越距离单元徙动的现象，同一散射点的回波分快时间单元，这样直接在方位向做傅里叶变换会造成明显的误差量，这就需要在处理前先对信号进行补偿，使信号根据快时间内对齐。本文中对信号先后进行了包络对齐和相位校正补偿以减少响。
【参考文献】

相关期刊论文前10条

1 徐少坤;刘记红;袁翔宇;陆静;;基于ISAR图像的中段目标二维几何特征反演方法[J];电子与信息学报;2015年02期

2 何兴宇;童宁宁;胡晓伟;;基于解线频调ISAR成像与散射中心匹配的弹道目标识别[J];火力与指挥控制;2015年02期

3 王芳;盛卫星;马晓峰;王昊;;基于B(2D)~2PGNMF的ISAR像目标识别[J];南京理工大学学报;2013年06期

4 ;ISAR target recognition based on non-negative sparse coding[J];Journal of Systems Engineering and Electronics;2012年06期

5 唐宁;高勋章;黎湘;;基于几何散列法的ISAR像自动目标识别[J];系统工程与电子技术;2012年04期

6 唐宁;高勋章;黎湘;;ISAR像自动识别中的预处理算法[J];系统工程与电子技术;2011年09期

7 崔艳鹏;胡建伟;杨绍全;朱燕;;利用尺度不变量特征的ISAR二维像自动识别技术[J];西安电子科技大学学报;2009年04期

8 蔡洪;何强;韩壮志;尚朝轩;;空间平滑局部保持投影用于ISAR目标识别[J];光电工程;2009年07期

9 许人灿;刘朝军;黄小红;陈曾平;;基于超分辨ISAR成像的空中目标自动识别[J];系统工程与电子技术;2006年01期

10 许人灿,姜卫东,陈曾平;基于最大熵谱估计的距离-多普勒成像[J];现代雷达;2005年05期

相关硕士学位论文前1条

1 祁鹏辉;ISAR成像算法及仿真研究[D];西安电子科技大学;2014年