空间目标ISAR成像算法研究

发布时间：2020-09-07 09:43

　　逆合成孔径雷达(ISAR)经过数十年的发展,其成像理论和算法已经逐步完善,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成像研究也因此愈加有战略价值。本文对空间目标的微多普勒特征及其ISAR成像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首先,建立微动目标的点散射模型,研究自旋、进动和章动三种微动点目标的理论微多普勒特征;然后,研究分析空间目标上的游离部件的运动状态对多普勒频率的影响,研究其微多普勒特征提取以及微多普勒频率特征参数估计方法。2)含有游动部件的空间目标去微动ISAR成像算法含有游动部件的空间目标ISAR成像通常会产生微多普勒现象,微动效应降低了ISAR的成像质量,对目标的分辨带来干扰。本文主要研究含有自旋游动部件的空间目标ISAR成像算法,首先介绍一种利用时频分析方法中的短时傅立叶变换(STFT)去微动成像算法,能够有效消除成像处理中自旋部件带来的微动效应的干扰,但是存在着图像分辨率不高、刚体信息缺失的问题。因此,针对这些问题,本文提出了一种基于刚体参数估计的改进算法,能得到质量很好的ISAR图像。3)基于阵列的空间目标干涉ISAR三维成像算法干涉式逆合成孔径雷达(In ISAR)成像技术是一种将干涉技术和ISAR成像技术相结合的高分辨雷达三维成像方法。本文主要研究基于垂直天线阵的干涉ISAR成像算法,该算法利用两个垂直的天线阵来获得空间目标的位置信息,大大提高了ISAR分辨空间目标散射点的能力。在运动补偿方法上本文提出了含有独立散射点目标和不含独立散射点目标的运动补偿算法。对于复杂运动目标的干涉ISAR成像技术中存在的诸多问题,本文提出的基于垂直天线阵的干涉ISAR成像算法能有效解决。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TN957.52
【部分图文】：

三维成像,场景,卫星,成像

a) 距离-横向平面成像图 b) 距离-高度平面成像图c) 横向-高度平面成像图 d) 目标三维成像图图 1-1 机动目标飞机的干涉 ISAR 成像结果

ISAR成像,缩比模型,卫星,学位论文

卫星缩比模型的三维ISAR成像结果

双天线,ISAR成像

c) 汽车二维 ISAR 图像 d) 汽车三维 ISAR 图像图 1-4 双天线干涉 ISAR 成像试验近年来，国外在该领域的研究成果也比较丰富，美国麻省洛威尔大学进行了干涉 ISAR 暗室实验，实验获得了三面角反射器的三维 ISAR 图像，并通过对大型军用武器等目标的暗室成像结果进行分析，研究了实际工程应用中干涉ISAR 可能存在的问题[23]。麻省理工大学的 Neil.T. Forrester 的硕士论文中通过对 SPASE 卫星缩比模型的雷达回波进行处理，得到了其三维 ISAR 图像[24]，系统成像场景见图 1-2 所示，成像结果见图 1-3 所示。意大利比萨大学 MarcoMartorella 等人进行了双天线干涉 ISAR 成像试验，他们把试验系统置于屋顶，然后对道路上的汽车进行三维 ISAR 成像[25]，实验场景和实验结果如图 1-4 所示。1.3 本文的主要研究内容本课题的主要研究内容有：点目标微多普勒效应研究分析、空间目标（卫星）微多普勒特征提取与分析、含有自旋部件的空间目标去微多普勒 ISAR 成像算法、基于垂直天线阵列的三维干涉 ISAR 成像算法。全文分为以下各章：

【参考文献】