舰船InISAR成像及特征提取技术研究
发布时间：2020-12-30 10:35
逆合成孔径雷达（ISAR,Inverse synthetic aperture radar）可以针对非合作运动目标进行高分辨率成像,具有全天时、全天候、高精度、远距离等优势,对于军事领域及民事应用有着重要价值和重大意义。传统的ISAR图像是探测目标在距离-多普勒二维平面的投影,难以获得目标真实尺寸及散射点间相对位置,具有一定的局限性。随着实际需求的不断发展,三维ISAR成像技术逐渐成为研究热点,ISAR图像丰富多样的特征提取工作也越来越重要。为了满足实际应用的需求,本文主要研究了 ISAR舰船成像,ISAR运动补偿,干涉 ISAR（InISAR,Interferometric inverse synthetic aperture radar）三维成像和特征提取等。第一章介绍了本文的研究背景和意义,国内外对ISAR成像、InISAR成像技术的研究,全文的内容安排。第二章推导了 ISAR成像基本原理。构建了仿真军舰点模型,分析ISAR对舰船成像的基本场景,进行回波数学推导等,研究翻滚,俯仰,偏航三维摆动对于舰船成像的影响。第三章重点研究了运动补偿技术。对于ISAR成像运动补偿的原理进行了分...
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１?ＩＳＡＲ成像中的平动与转动??逆合成孔径雷达成像中假设雷达不动，目标匀速运动
２?／？??＼??图２．?１?ＩＳＡＲ成像中的平动与转动??逆合成孔径雷达成像中假设雷达不动，目标匀速运动。如图２．１所示，雷达??目标从位置１运动到位置２，这段运动可以分解为三个运动：从位置１到位置３??的一段平动；在位置３处的一段转动；从位置３到２位置的圆周运动。圆周运动??对成像不起任何作用，可以将其忽略［１］［２］。??因此，目标和雷达的相对运动可以分解成：目标围绕自身的转动、目标相对??于雷达的平动。在从１到３的平动中，不同散射点产生的多普勒频率是相等的，??对于雷达成像没有作用，甚至是反作用，需要被补偿掉。只有在位置２做的旋转??运动才会产生不同的多普勒频率，才会有利于成像。把平动补偿掉之后，相当于??雷达对转台目标成像［１］［２］。??ＩＳＡＲ主要利用距离－多普勒原理进行成像。假设目标与雷达之间只存在相对?
??转动，如下图２．?２所示，距离－多普勒原理可以利用转台成像模型进行说明。??目标位于转动平台上，匀速旋转，不规则图形为目标在成像平面上的投影。??雷达与旋转中心０的距离为４，目标绕０点旋转的角速度为〇；，ｔ时刻某一点Ｐ??（０〇，ｒ〇，ｚ〇）到雷达的距离为ｒ。?????Ｉ等多普勒平ｆ??■｜琴＿一??／?｜等距离平面胃??ｒａ?ｒ??雷达??图２．?２转台成像模型??１??ｒ?＝?（ｒ〇２?＋?ｒａ２?－?２ｒ０ｒａ?ｃｏｓ?（０〇?＋?ｃｕｔ?＋?登）＋?ｚ０２）２?（２．?１）??１??ｒ?＝?ｒａ?（１＋＾ｊ?＋?＾ｓｉｎ（０ｏ?＋?ｃｏｔ）＋＾ｊ）２?（２．２）??一般情况下，ｑ，所以化简得到：??ｒ?ｗ?ｒａ?（１?＋?￥ｓｉｎ（０ｏ?＋?ａｉｔ））?（２．?３）??ｒ?＝?ｒａ?＋?ｒ〇?ｓｉｎ（＾６０?＋?ｃｏｔ）?（２．?４）??ｒ?＝?ｒａ?＋?ｘ０?ｓｉｎ（ｃｏｔ）?＋?ｙ０ｃｏｓ（〇）ｔ）?（２．?５）??回波的多普勒频率可以表示为：??ｆｄ?＝?＝?＾—ｃｏｓ＾ｃｏｔ）?ｓｉｎ｛（ｔｉｔ）?（２．?６）??Ａ?ＣＬｔ?Ａ?Ａ．??在ｔ？０的很小的一段时间内，可以近似认为ｃｏｓ（ｃｕｔ）＝ｉ，所以得??到：??ｒ?＝?ｒａ＋ｙ〇?（２．?７）??／ｄ?＝?２〇ｉＸ０／Ｘ?（２．?８）??由公式可以看出，通过分析距离时延和多普勒频率，就可区分不同散射点，??上述就是ＲＤ成像算法的基本原理［１］［２］。??在ＲＤ成像中，ｐｊ－表示距离向分辨率，／９ａ表示方位向分辨率。??Ｐｒ?＝忐?（２－９）??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ISAR像的舰船目标识别技术研究[J]. 侯颖妮,杨予昊,李士国,江涛. 现代雷达. 2016(03)
[2]一种改进型全局最小熵ISAR距离对准算法[J]. 俞翔,朱岱寅. 数据采集与处理. 2012(05)
[3]ISAR成像系统与技术发展综述[J]. 周万幸. 现代雷达. 2012(09)
[4]ISAR像自动识别中的预处理算法[J]. 唐宁,高勋章,黎湘. 系统工程与电子技术. 2011(09)
[5]干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述[J]. 刘承兰,高勋章,黎湘. 信号处理. 2011(05)
[6]一种舰船ISAR图像中心线特征提取新方法[J]. 杜琳琳,安成锦,陈曾平. 电子与信息学报. 2010(05)
[7]干涉ISAR三维成像试验研究[J]. 黎海林. 现代雷达. 2010(05)
[8]基于InISAR技术的三维成像[J]. 高昭昭,邢孟道,张守宏. 西安电子科技大学学报. 2008(05)
[9]中值滤波器在图像去噪中的应用[J]. 于晓晶. 电脑知识与技术. 2008(26)
[10]基于InISAR像的目标识别方法[J]. 李丽亚,刘宏伟,曹向海,吴顺君. 电子与信息学报. 2008(09)
博士论文
[1]空间目标干涉三维ISAR成像技术研究[D]. 赵莉芝.北京理工大学 2015
[2]高分辨ISAR成像及定标技术研究[D]. 陈倩倩.西安电子科技大学 2015
[3]雷达图像目标特征提取方法研究[D]. 李飞.西安电子科技大学 2014
[4]干涉逆合成孔径雷达（InISAR）三维成像技术研究[D]. 刘承兰.国防科学技术大学 2012
[5]对空间目标的星载干涉ISAR三维成像技术研究[D]. 曹星慧.哈尔滨工业大学 2011
[6]InISAR三维成像的关键技术研究[D]. 张冬晨.中国科学技术大学 2009
[7]高分辨ISAR成像新技术研究[D]. 高昭昭.西安电子科技大学 2009
[8]逆合成孔径雷达成像关键技术研究[D]. 汪玲.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]基于ISAR图像的舰船目标识别研究[D]. 朱鹏凯.哈尔滨工业大学 2016
[2]舰船目标的ISAR成像与识别[D]. 余为知.电子科技大学 2016
[3]基于ISAR图像的舰船目标特征提取方法研究[D]. 海鸿璋.西安电子科技大学 2014
[4]ISAR图像横向定标及特征提取研究[D]. 肖凯凯.西安电子科技大学 2012
[5]空间目标三维ISAR成像技术研究[D]. 王维莉.电子科技大学 2011
[6]空间目标ISAR成像仿真及基于ISAR像的目标识别[D]. 李会丽.哈尔滨工业大学 2008
[7]空间目标成像的ISAR技术研究[D]. 曹向东.南京理工大学 2007
本文编号：2947497
【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１?ＩＳＡＲ成像中的平动与转动??逆合成孔径雷达成像中假设雷达不动，目标匀速运动
２?／？??＼??图２．?１?ＩＳＡＲ成像中的平动与转动??逆合成孔径雷达成像中假设雷达不动，目标匀速运动。如图２．１所示，雷达??目标从位置１运动到位置２，这段运动可以分解为三个运动：从位置１到位置３??的一段平动；在位置３处的一段转动；从位置３到２位置的圆周运动。圆周运动??对成像不起任何作用，可以将其忽略［１］［２］。??因此，目标和雷达的相对运动可以分解成：目标围绕自身的转动、目标相对??于雷达的平动。在从１到３的平动中，不同散射点产生的多普勒频率是相等的，??对于雷达成像没有作用，甚至是反作用，需要被补偿掉。只有在位置２做的旋转??运动才会产生不同的多普勒频率，才会有利于成像。把平动补偿掉之后，相当于??雷达对转台目标成像［１］［２］。??ＩＳＡＲ主要利用距离－多普勒原理进行成像。假设目标与雷达之间只存在相对?
??转动，如下图２．?２所示，距离－多普勒原理可以利用转台成像模型进行说明。??目标位于转动平台上，匀速旋转，不规则图形为目标在成像平面上的投影。??雷达与旋转中心０的距离为４，目标绕０点旋转的角速度为〇；，ｔ时刻某一点Ｐ??（０〇，ｒ〇，ｚ〇）到雷达的距离为ｒ。?????Ｉ等多普勒平ｆ??■｜琴＿一??／?｜等距离平面胃??ｒａ?ｒ??雷达??图２．?２转台成像模型??１??ｒ?＝?（ｒ〇２?＋?ｒａ２?－?２ｒ０ｒａ?ｃｏｓ?（０〇?＋?ｃｕｔ?＋?登）＋?ｚ０２）２?（２．?１）??１??ｒ?＝?ｒａ?（１＋＾ｊ?＋?＾ｓｉｎ（０ｏ?＋?ｃｏｔ）＋＾ｊ）２?（２．２）??一般情况下，ｑ，所以化简得到：??ｒ?ｗ?ｒａ?（１?＋?￥ｓｉｎ（０ｏ?＋?ａｉｔ））?（２．?３）??ｒ?＝?ｒａ?＋?ｒ〇?ｓｉｎ（＾６０?＋?ｃｏｔ）?（２．?４）??ｒ?＝?ｒａ?＋?ｘ０?ｓｉｎ（ｃｏｔ）?＋?ｙ０ｃｏｓ（〇）ｔ）?（２．?５）??回波的多普勒频率可以表示为：??ｆｄ?＝?＝?＾—ｃｏｓ＾ｃｏｔ）?ｓｉｎ｛（ｔｉｔ）?（２．?６）??Ａ?ＣＬｔ?Ａ?Ａ．??在ｔ？０的很小的一段时间内，可以近似认为ｃｏｓ（ｃｕｔ）＝ｉ，所以得??到：??ｒ?＝?ｒａ＋ｙ〇?（２．?７）??／ｄ?＝?２〇ｉＸ０／Ｘ?（２．?８）??由公式可以看出，通过分析距离时延和多普勒频率，就可区分不同散射点，??上述就是ＲＤ成像算法的基本原理［１］［２］。??在ＲＤ成像中，ｐｊ－表示距离向分辨率，／９ａ表示方位向分辨率。??Ｐｒ?＝忐?（２－９）??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ISAR像的舰船目标识别技术研究[J]. 侯颖妮,杨予昊,李士国,江涛. 现代雷达. 2016(03)
[2]一种改进型全局最小熵ISAR距离对准算法[J]. 俞翔,朱岱寅. 数据采集与处理. 2012(05)
[3]ISAR成像系统与技术发展综述[J]. 周万幸. 现代雷达. 2012(09)
[4]ISAR像自动识别中的预处理算法[J]. 唐宁,高勋章,黎湘. 系统工程与电子技术. 2011(09)
[5]干涉式逆合成孔径雷达成像技术综述[J]. 刘承兰,高勋章,黎湘. 信号处理. 2011(05)
[6]一种舰船ISAR图像中心线特征提取新方法[J]. 杜琳琳,安成锦,陈曾平. 电子与信息学报. 2010(05)
[7]干涉ISAR三维成像试验研究[J]. 黎海林. 现代雷达. 2010(05)
[8]基于InISAR技术的三维成像[J]. 高昭昭,邢孟道,张守宏. 西安电子科技大学学报. 2008(05)
[9]中值滤波器在图像去噪中的应用[J]. 于晓晶. 电脑知识与技术. 2008(26)
[10]基于InISAR像的目标识别方法[J]. 李丽亚,刘宏伟,曹向海,吴顺君. 电子与信息学报. 2008(09)
博士论文
[1]空间目标干涉三维ISAR成像技术研究[D]. 赵莉芝.北京理工大学 2015
[2]高分辨ISAR成像及定标技术研究[D]. 陈倩倩.西安电子科技大学 2015
[3]雷达图像目标特征提取方法研究[D]. 李飞.西安电子科技大学 2014
[4]干涉逆合成孔径雷达（InISAR）三维成像技术研究[D]. 刘承兰.国防科学技术大学 2012
[5]对空间目标的星载干涉ISAR三维成像技术研究[D]. 曹星慧.哈尔滨工业大学 2011
[6]InISAR三维成像的关键技术研究[D]. 张冬晨.中国科学技术大学 2009
[7]高分辨ISAR成像新技术研究[D]. 高昭昭.西安电子科技大学 2009
[8]逆合成孔径雷达成像关键技术研究[D]. 汪玲.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]基于ISAR图像的舰船目标识别研究[D]. 朱鹏凯.哈尔滨工业大学 2016
[2]舰船目标的ISAR成像与识别[D]. 余为知.电子科技大学 2016
[3]基于ISAR图像的舰船目标特征提取方法研究[D]. 海鸿璋.西安电子科技大学 2014
[4]ISAR图像横向定标及特征提取研究[D]. 肖凯凯.西安电子科技大学 2012
[5]空间目标三维ISAR成像技术研究[D]. 王维莉.电子科技大学 2011
[6]空间目标ISAR成像仿真及基于ISAR像的目标识别[D]. 李会丽.哈尔滨工业大学 2008
[7]空间目标成像的ISAR技术研究[D]. 曹向东.南京理工大学 2007
本文编号：2947497
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2947497.html
