基于MIMO的ISAR成像技术研究

发布时间：2020-02-03 21:03

【摘要】：雷达成像技术是信息化作战条件下获取目标更加丰富的信息从而进行侦察与识别的重要方式,其中逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像技术是对运动目标成像的典型手段之一,但是伴随着非合作目标隐身技术、超高速突防、电子干扰以及反辐射武器等反雷达手段越发先进,传统ISAR成像性能甚至战场生存能力都受到严峻挑战。以多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)为代表的阵列信号处理技术为弥补传统ISAR成像的不足提供了契机,将MIMO技术引入雷达成像领域可以提高ISAR的战场生存能力、鲁棒性和成像性能。但是目前对于MIMO-ISAR系统的总体结构和成像原理还没有成熟的理论,因此本文对MIMO-ISAR成像的相关问题进行了研究,本文的研究内容及主要创新点如下:首先,在对MIMO体制和ISAR成像技术进行详细分析的基础上,研究并提出了基于模拟固化-迭代算法(Simulated Solidification-Iterative Algorithm,SSIA)的正交相位编码信号设计以及相位编码与线性调频(PCM-LFM)组合波形设计,通过对所设计波形正交性及分辨率性能指标的计算和分析,证明本算法所设计的波形具备较之于传统波形更优良的性能;研究了基于等效相位中心(Phase Center Approximation,PCA)原理的MIMO-ISAR阵列设置,通过理论分析表明MIMO体制可以产生出多于实际物理阵元的虚拟阵元,并给出该原理应用的限制条件。其次,在系统总体结构确定的基础上,结合MIMO与ISAR的基本特点和目标的运动模型,研究了MIMO体制收发阵元空间分置引起的回波无序问题,提出了MIMO-ISAR体制回波分选与重排以及基于目标运动状态的空间频谱分析方法,对于MIMO-ISAR体制中亟待解决的空间与时间的等效问题进行了系统而多角度的分析论证。此外,为解决MIMO体制下的运动目标平动补偿问题,研究了MIMO-ISAR的运动补偿算法,研究了基于积累-包络相关法(Accumulation-Envelope Correlation Method,AECM)的包络对齐算法和基于多普勒中心跟踪法(Doppler Center Tracking,DCT)的相位校正算法,仿真实验表明本文算法可以实现较好的运动补偿效果。最后,研究了基于图像最小熵准则的目标速度估计方法,提出了基于回波数据的插值与去冗余方法的成像算法,并与传统ISAR成像效果进行对比分析。仿真结果说明了本文所提算法的正确性和优越性。
【图文】：

ebora Pastina等人开展了对于MIMO 平台重构下动目标二维 SAR/ISAR 成像的[17],2014 年 Vishal Riche 等人提出的 MIMO 成像系统的自适应波形设计[18]，同yle.B.Stewart 等人提出基于 MIMO 成像的波形分集目标检测[19]，2015 年 M.Nham 等人提出的混合接受阵列的 MIMO 成像技术[20]，2015 年由 A.Bacci 等人的伴随着压缩感知图像重构的时间追踪 FMCW 算法[21]，2016 年 Christopianelli 等人提出的基于 MIMO 动目标检测的长 CPI 的 SAR 成像方法[22]等在此赘述。.3.2 国内研究历程与现状上世纪 70 年代后期，北京航空航天大学和中科院电子所率先在国内开展成达的研制和实验工作。其他大学和科研机构包括西安电子科技大学、哈尔滨大学、中科院电子所、中国电子科技集团 14 所，航天科工二院 23 所等随即了 ISAR 成像的研究工作。1993 年在国家 863 计划的支持下，由哈尔滨工业和航天科工集团第二研究院 23 所联合研制的实验 ISAR 取得成功并获得相应，取得同时期国际先进（公开发表）的 ISAR 成像结果，部分结果如图 1-1 所示

-2 西安电子科技大学与中电 38 所搭建的 SIAR 实验等人提出的基于空时处理的 MIMO-ISAR 二维二维ESPRIT算法以及RHT（Random Hough T谱分布，而后通过空时处理技术来克服由于，该成像方法克服了传统 MIMO-ISAR 成像数据进行重排以等效成单通道 ISAR 成像造 Dang-wei Wang 等人基于宽带 MIMO 雷达系行散射点回波采样模型，节省系统硬件资源[ MIMO 雷达成像算法的研究，较为详细的论法,距离偏移（RM）算法等，通过改进算法提 Changzheng Ma 等人提出了基于分布式 MIMMO 陈列构型设计，零相关域（Zero Correlatio分选准则进行目标的三维成像[26]。2013 年南MIMO技术的，，可有效聚焦的极坐标格式ISA大学高斯，王勇研究了几种不同情况下，MIM[28]
【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】：2017
【分类号】：TN957.52

【参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 董会旭;张永顺;冯存前;李哲;;基于线阵的MIMO-ISAR二维成像方法[J];电子与信息学报;2015年02期

2 高斯;王勇;;基于MIMO的ISAR成像算法研究[J];现代电子技术;2014年20期

3 陈刚;顾红;苏卫民;;采用ISAR技术的MIMO雷达极坐标格式成像算法研究[J];宇航学报;2013年08期

4 陈刚;顾红;苏卫民;邵华;;空时不等效对MIMO雷达采用ISAR技术成像影响的分析[J];电子与信息学报;2013年08期

5 李宏伟;;MIMO雷达波形设计方法综述[J];现代雷达;2013年06期

6 陈浩文;黎湘;庄钊文;;一种新兴的雷达体制——MIMO雷达[J];电子学报;2012年06期

7 ;Multi-channel radar array design method and algorithm[J];Science China(Information Sciences);2010年07期

8 许巧明,史林,彭燕;脉内线性调频、脉间二相码混合信号的脉冲压缩方法与性能分析[J];雷达与对抗;2003年03期

相关博士学位论文 前4条

1 庞娜;MIMO雷达信号处理技术及实现的研究[D];北京理工大学;2015年

2 朱宇涛;多通道ISAR成像技术研究[D];国防科学技术大学;2011年

3 王怀军;MIMO雷达成像算法研究[D];国防科学技术大学;2010年

4 刘波;MIMO雷达正交波形设计及信号处理研究[D];电子科技大学;2008年

相关硕士学位论文 前2条

1 俞列宸;基于MIMO阵列的毫米波近场成像技术[D];北京理工大学;2016年

2 胡丽蓉;ISAR运动补偿技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

本文编号：2576122