弹载雷达对舰船目标高分辨成像技术研究

发布时间：2020-03-22 23:55

【摘要】：弹载雷达对海上舰船目标进行高分辨成像,主要面临雷达运动平台高速机动和舰船目标非合作,以及前斜视和快速实时的成像需求等挑战。为解决上述实际工程应用问题,本文分析并仿真了弹载雷达低分辨搜索和高分辨成像两个工作过程,重点研究了弹载雷达对海上超大型舰船目标的高分辨成像技术。本文首先仿真了舰船目标的低分辨搜索过程,同时实现了同一波束内的多目标区分。采用传统的直线搜索模式,通过波束扫描,用数个波位覆盖弹道正前方-20°~20°的探测区域,雷达天线波束依次扫描各个波位,每个波位停留0.2s,直至搜索到目标,同时利用多普勒分析确定目标所在方位角。当同一波束内存在多个目标时,利用不同目标的距离向或方位向差异进行回波分离和提取,从而实现多目标区分。然后,针对非匀直轨道成像,考虑弹载雷达平台具有短时间内符合匀加速模型的特点,在此基础上建立了匀加速运动状态下SAR成像的回波模型,并通过斜距误差分析,确定其四阶近似式为斜距进行成像算法的推导。成像过程通过距离脉压、距离徙动校正,并构造相位函数消除方位多普勒的高次项,最后采用方位解线频调得到成像结果。针对非合作舰船目标,本文详细分析了舰船平动及晃动对成像结果的影响,结果表明,对海上超大型舰船目标而言,其平动对成像影响较大,而晃动影响较小,在成像过程中,主要考虑对舰船平动的估计和补偿。综合考虑非匀直轨道成像和舰船目标的非合作特性,本文提出了采用分数阶傅里叶变换估计目标多普勒参数和基于惯导数据的实时运动补偿相结合的方法,将运动平台对运动目标成像的问题转化为运动平台对静止目标成像的问题,能够实现高动态条件下对移动舰船目标的高分辨成像。仿真结果表明,在平面前斜角10°情况下,不同海情下的距离向分辨率都达到了1.3m以内,方位向分辨率也在5m之内。相同成像条件下,ISAR成像方法在不同海情下的距离向分辨率在1.4m以内,方位分辨率可以达到4m以内。最后,为进一步优化方位向分辨率,本文提出了一种改进的混合式SAR和ISAR成像方法:首先利用运动估计结合距离徙动校正完成回波包络粗对齐,同时在距离多普勒域通过相位滤波去除调频率空变,然后通过相关对准实现包络精对齐,补偿由于运动估计不准、模型失配及惯导测量等引入的误差,最后结合加权多特显点自聚焦法对剩余非空变相位项统一校正,最终得到两维高分辨成像结果。仿真结果表明,在平面前斜角10°情况下,不同海情下的距离向分辨率达到1.5米以内,而方位向分辨率提高到3m以内。
【学位授予单位】：中国运载火箭技术研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.52;TJ76

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本文编号：2595822