单频连续波雷达成像研究

发布时间：2017-04-08 23:23

  本文关键词：单频连续波雷达成像研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像是雷达的重点研究对象,已广泛用于军用和民用领域中。现有SAR系统要求信号具备大带宽以得到高距离分辨率成像。近年来,无线电频谱资源日益紧张,大带宽的发射信号无异于使得频带拥挤问题更加凸显,这给未来的雷达设计带来了潜在的严重挑战。单频雷达是减少频谱占用的一种手段,也降低了雷达射频前端带宽的要求,用单频连续波作为发射信号进行成像具有重要的研究意义。本文分别从成像算法理论、算法仿真分析、自聚焦、实测验证系统、分布式融合成像等方面对单频连续波雷达成像展开研究。主要工作如下:针对单频连续波没有带宽,无法利用高距离分辨率进行成像的特点,研究了多普勒后向投影(Back Projection,BP)成像算法,给出了算法的具体公式推导,阐述算法流程,并对算法参数设置进行分析。仿真结果验证了雷达观测角达360°时,该算法成像的空间分辨率能达到四分之一的波长,能够良好的重建单点目标和多点目标。并对雷达平台位置误差进行仿真和分析。单频连续波多普勒BP算法的相位误差不同于宽带时域BP算法的相位误差,无法直接使用传统的自聚焦方法解决,难以对相位误差进行估计。首次推导了单频连续波多普勒BP算法的相位误差,建立了雷达平台轨迹误差模型,提出基于图像平方锐度最大准则优化轨迹的多普勒BP自聚焦方法,仿真结果验证了该方法的可行性。设计了单频连续波转台成像实测验证系统。分别采集单目标和多目标实测数据进行成像处理。在雷达轨迹被视为理想轨迹条件下,实测数据处理结果表明了单频连续波多普勒BP成像算法的有效性,实现了小场景点目标单频连续波多普勒BP成像。针对现代雷达系统面临的系统生存、抗干扰和反隐身等问题,设计了分布式平台融合成像系统架构。利用分布式平台从不同方向观测成像区域,提出了单平台相干处理/平台间非相干处理的多普勒BP融合成像方法。在理想情况下,对分布式融合成像进行了仿真分析。仿真结果表明分布式平台融合成像可以改善成像区域分辨率均匀性,提高点目标重建效果。
【关键词】：雷达成像 单频连续波 多普勒BP 自聚焦 分布式结构
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 合成孔径雷达发展概述13-14
• 1.2.2 窄带连续波雷达成像14-16
• 1.2.3 分布式雷达成像16-17
• 1.3 本文主要内容及安排17-19
• 第二章 连续波雷达BP成像算法19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 连续波雷达简要介绍19-21
• 2.2.1 连续波雷达原理19-20
• 2.2.2 连续波雷达与脉冲雷达的区别20-21
• 2.3 宽带时域BP成像算法21-23
• 2.4 单频连续波多普勒BP成像算法23-29
• 2.4.1 回波信号24
• 2.4.2 多普勒BP成像算法推导及流程24-28
• 2.4.3 参数设置28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 单频连续波雷达成像仿真及分析31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 成像分辨率分析31-34
• 3.3 成像仿真34-38
• 3.3.1 成像几何模型34-35
• 3.3.2 实验仿真及分析35-38
• 3.4 位置误差仿真分析38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 多普勒BP的自聚焦研究42-51
• 4.1 引言42-43
• 4.2 相位误差推导43-47
• 4.2.1 宽带时域BP相位误差43-44
• 4.2.2 单频连续波多普勒BP相位误差推导44-47
• 4.3 多普勒BP自聚焦方法47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 单频连续波实测验证系统51-61
• 5.1 引言51
• 5.2 实测系统介绍51-55
• 5.2.1 实测数据采集系统模块简介51-52
• 5.2.2 实测成像场景52-54
• 5.2.3 实测数据采集流程54-55
• 5.3 实测数据成像验证55-60
• 5.3.1 实测成像目标位置分布55-56
• 5.3.2 实测数据成像结果56-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 分布式单频连续波雷达成像61-70
• 6.1 引言61
• 6.2 分布式平台融合成像原理61-63
• 6.3 分布式平台融合成像实验仿真63-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第七章 全文总结与展望70-72
• 7.1 论文工作总结70-71
• 7.2 课题研究展望71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文79

【参考文献】

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本文编号：293935