多基站ISAR成像融合算法研究

发布时间：2017-09-19 10:47

  本文关键词：多基站ISAR成像融合算法研究

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【摘要】：虽然近年来单基站ISAR雷达成像在分辨率增强方面取得了快速发展,却没有提高目标识别的性能。由于单基站雷达存在目标遮挡问题,在某些雷达视角下,目标上的某些部分在雷达图像中不可见,这带来了利用目标ISAR像进行目标识别的困难。但是,当从不同角度获得同一目标的信息时,可用知识增加,这样让更多有用的目标信息被提取出来。因此要解决此问题,可利用多基站雷达,获得目标在不同视角下的图像,一幅ISAR像中不可见的信息可在另一些ISAR图像中体现,若对多基站获得的不同视角下的ISAR进行融合,可增强一幅图像中强度较弱的散射点,也可将一幅图像中不可见点显示出来,获得目标更多的信息,从而有利于目标识别。虽然每幅图像的分辨率不同,但融合技术可以处理来自多个逆合成孔径雷达(ISAR)的原始数据。合成图像可以通过坐标变换等,将不同基站的数据,即不同坐标系的数据根据它们之间的几何关系变换到同一坐标系里,再在多个分开的积分区域做逆2-D傅里叶变换得到。因此,本文分别通过图像融合和数据融合方法,对不同基站的雷达的信息进行合成的研究是很有实际意义和价值的。首先,本文介绍了多基站ISAR成像融合的基础知识——ISAR转台成像原理,计算出ISAR所成二维像的距离和横向分辨率,并分析了数据域的采样区域和分辨率的关系。还介绍了ISAR成像的最常见的算法——小转角下的距离—多普勒(R-D)FFT算法。然后,采用部件分解法对导弹目标(小钝头单锥形目标和小钝头双锥形目标)建模,利用物理光学法计算目标的散射场,从而得到目标在不同姿态、不同雷达参数下的回波数据,即转台目标下的ISAR回波信号。对此信号采用RD算法处理即得到目标的二维ISAR图像。仿真结果同时也验证了导弹目标的像为二维平面中的几个强点,并且各个强点在不同的雷达视线角下其强度有着明显的变化。最后,介绍了本文最关键的部分——成像融合算法。对数据融合算法和图像融合算法进行了详细的介绍。数据融合方法是在数据域对不同基站的回波数据进行旋转平移剪裁等操作,经过上述操作的回波数据符合数据融合规则,可以直接将不同基站的回波数据相加,做逆傅立叶变换得到数据融合后的目标二维图像;图像融合方法是在图像域对经过逆傅里叶变后得到的分辨率尺寸有可能不同的多幅二维ISAR图像进行合成。为满足图像融合的需要对ISAR图像进行图像缩放、平移旋转、剪裁、加权平均等图像处理,从而得到图像融合结果。以上两种算法都能实现多基站雷达对同一目标的成像融合。从仿真的结果我们可以看到,多基站雷达成像比单基站雷达成像效果好,能实现对目标某些电磁遮挡部分成像,也能将图像中强度较弱的点增强。
【关键词】：多基站 ISAR 物理光学法 数据融合 图像融合
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 论文研究的背景和意义10
• 1.2 国内外研究状况10-12
• 1.3 论文主要内容及安排12-14
• 第2章 逆合成孔径雷达成像算法14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 旋转目标信号成像几何14-15
• 2.3 数据收集和信号处理过程15-20
• 2.3.1 基本原理15-16
• 2.3.2 连续波信号（单频系统）16-17
• 2.3.3 宽带信号系统17-19
• 2.3.4 小观测角带通系统19-20
• 2.4 ISAR图像分辨率20-22
• 2.5 采样要求22-23
• 2.6 成像平面与成像质量分析23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第3章 导弹目标的ISAR仿真与成像25-38
• 3.1 引言25
• 3.2 导弹目标的散射机制和其简化模型25-27
• 3.2.1 小钝头单锥形导弹25-26
• 3.2.2 小钝头双锥形导弹26-27
• 3.3 物理光学（PO）法计算散射场27-30
• 3.3.1 物理光学理论27-29
• 3.3.2 旋转对称目标的散射场29-30
• 3.4 目标的ISAR成像结果和分析30-36
• 3.4.1 导弹目标的成像结果31-36
• 3.4.2 成像结果分析36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 多基站ISAR成像融合算法38-64
• 4.1 引言38
• 4.2 多基站ISAR雷达系统38-40
• 4.3 多基站ISAR成像融合的层次40-41
• 4.4 多基站ISAR数据融合算法41-48
• 4.4.1 数据融合规则41-43
• 4.4.2 两维数据插值操作得融合图像43-48
• 4.5 多基站ISAR图像融合算法48-54
• 4.5.1 图像缩放50
• 4.5.2 图像旋转50-53
• 4.5.3 图像剪裁53
• 4.5.4 加权平均融合53
• 4.5.5 图像增强53-54
• 4.6 导弹目标成像融合算法仿真54-62
• 4.6.1 多基站ISAR数据融合结果及分析54-57
• 4.6.2 多基站ISAR图像融合结果与分析57-62
• 4.7 本章小结62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 云日升;康雪艳;肖志刚;;多基站ISAR三维非平稳转动转台目标成像[J];雷达科学与技术;2011年01期

2 张月婷;仇晓兰;丁赤飚;雷斌;付琨;;高分辨率SAR图像桥梁目标仿真与特性分析[J];雷达学报;2015年01期

3 云日升;朱迪;康雪艳;;多基站ISAR平面转台目标成像模型与仿真研究[J];系统仿真学报;2011年09期

4 云日升;;多基站ISAR多运动目标成像与横向定标研究[J];宇航学报;2012年01期

5 孟U，

本文编号：881197