高速旋转目标逆合成孔径雷达成像方法

发布时间：2022-02-19 19:00

　　随着世界强国太空竞赛日趋激烈化,各国的探测器发射活动更加频繁,这导致空间碎片充斥近地轨道并严重威胁航天器与宇航员的安全,空间碎片编目、监视、成像受到各国的广泛重视。同时,自由段弹头和诱饵目标具有高速旋转、进动和章动等特性,如何对导弹目标进行有效监视与识别在我国导弹预警与防空反导中具有迫切的需求。逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）具有全天时、全天候、远作用距离和高分辨率等优势,它是一种有效的空间态势感知手段。空间碎片与弹道目标的高速非平稳运动将导致其雷达回波存在严重的越距离单元徙动现象,并且存在回波数据缺失、目标遮挡和强噪声等复杂观测条件,这将导致常规的ISAR成像算法很难获得聚焦良好的成像结果,亟需研究高速旋转目标二维与三维高分辨率成像新方法。本文以国际上ISAR系统及信号处理技术的发展趋势为指引,结合国内空间态势感知领域的应用需求,在“十三五”预研课题、国家“863”课题和横向课题等项目的资助下,对高速旋转目标的二维高分辨率成像、三维高分辨率成像和基于稀疏频带融合的高分辨率成像等关键问题进行深入研究。本文的具体研究内容可划分为... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 国外典型ISAR系统介绍
        1.2.2 ISAR成像算法研究现状
    1.3 论文内容安排
第二章 ISAR成像模型和原理
    2.1 引言
    2.2 ISAR成像原理
        2.2.1 等效转台模型
        2.2.2 ISAR分辨率分析
    2.3 平动补偿
        2.3.1 包络对齐
        2.3.2 初相校正
    2.4 高速旋转目标ISAR成像
    2.5 稀疏频带ISAR成像
    2.6 本章小结
第三章 基于遗传算法的高速旋转目标二维成像方法
    3.1 引言
    3.2 高速旋转目标ISAR成像模型
        3.2.1 高速旋转目标ISAR成像几何模型
        3.2.2 高速旋转目标ISAR成像信号模型
    3.3 基于遗传算法的高速旋转目标成像
        3.3.1 优化问题转化
        3.3.2 传统遗传算法
        3.3.3 改进的遗传算法
    3.4 基于CLEAN技术的目标信号自适应分解
    3.5 实验结果及分析
        3.5.1 理想条件下的仿真实验
        3.5.2 复杂环境仿真实验
        3.5.3 性能分析
    3.6 本章小结
第四章 基于IRT和CLEAN技术的高速旋转目标三维成像方法
    4.1 引言
    4.2 高速旋转目标三维ISAR成像模型
    4.3 基于MPSO和IRT的散射点坐标估计方法
        4.3.1 基于MPSO的散射点z坐标估计
        4.3.2 基于IRT的散射点x和y坐标估计
    4.4 基于改进CLEAN技术的散射点提取技术
        4.4.1 目标三维重构流程
        4.4.2 时间复杂度分析
    4.5 实验结果及分析
        4.5.1 性能分析指标
        4.5.2 理想点散射模型仿真
        4.5.3 自遮挡和数据缺失情况下的仿真实验
        4.5.4 电磁模型仿真
    4.6 本章小结
第五章 基于非参数贝叶斯模型的高速旋转目标三维成像方法
    5.1 引言
    5.2 基于非参数贝叶斯模型的散射中心坐标估计
        5.2.1 数据预处理与模型转化
        5.2.2 非参数贝叶斯模型先验分布
        5.2.3 估计正弦曲线参数
    5.3 高速旋转目标三维成像流程与算法分析
        5.3.1 目标三维重构流程
        5.3.2 时间复杂度分析
        5.3.3 性能分析
        5.3.4 分辨率分析
    5.4 实验结果及分析
        5.4.1 点散射模型实验
        5.4.2 电磁仿真数据实验
    5.5 本章小结
第六章 基于属性散射中心模型的稀疏频带ISAR成像方法
    6.1 引言
    6.2 稀疏频带ISAR成像模型
    6.3 基于几何绕射模型的稀疏频带融合算法
        6.3.1 稀疏频带融合问题转化
        6.3.2 稀疏贝叶斯学习理论
    6.4 基于属性散射中心模型的稀疏频带融合算法
        6.4.1 子频带属性散射中心模型参数提取
        6.4.2 稀疏频带相干融合处理
    6.5 实验结果及分析
        6.5.1 合成属性散射中心实验
        6.5.2 弹头模型实验
        6.5.3 A10飞机模型实验
    6.6 本章小结
第七章 高速旋转目标稀疏频带三维成像方法
    7.1 引言
    7.2 高速旋转目标稀疏频带成像模型与数据预处理
        7.2.1 不同雷达分布较远情况下的成像模型
        7.2.2 稀疏频带成像预处理
    7.3 基于全极点模型的稀疏频带融合算法
    7.4 基于矩阵束的稀疏频带融合算法
        7.4.1 矩阵束定义
        7.4.2 求解矩阵束特征值
        7.4.3 稀疏频带相干融合
    7.5 实验结果及分析
        7.5.1 点目标仿真实验
        7.5.2 电磁仿真数据实验
    7.6 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 全文总结
    8.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]美国弹道导弹防御武器系统研究[J]. 周皓,冯占林,张怀天.  中国航天. 2018(06)
[2]俄罗斯空间态势感知体系发展综述[J]. 代科学,冯占林,万歆睿.  中国电子科学研究院学报. 2016(03)
[3]美国空间态势感知能力的过去和现状[J]. 陆震.  兵器装备工程学报. 2016(01)
[4]基于块稀疏的空间碎片群目标成像方法[J]. 朱江,廖桂生,朱圣棋.  电子与信息学报. 2015(03)
[5]基于频谱包络自相关的ISAR转角估计方法[J]. 张昆帆,裴喜龙,党同心,张雅歌.  系统工程与电子技术. 2014(08)
[6]联合运动补偿的逆合成孔径雷达成像方位定标方法[J]. 盛佳恋,张磊,邢孟道,徐刚,贺丽.  系统工程与电子技术. 2014(05)
[7]短孔径ISAR方位定标[J]. 陈倩倩,徐刚,李亚超,邢孟道,保铮.  电子与信息学报. 2013(08)
[8]ISAR成像中有效转动向量的估计方法[J]. 苏军海.  空军预警学院学报. 2013(03)
[9]一种ISAR目标转动估计和方位定标方法[J]. 逄勃,张然,张磊.  雷达与对抗. 2013(02)
[10]一种基于运动目标ISAR像序列的三维重构方法[J]. 王俊,文亚亚,禹娟,蔡多多.  系统仿真学报. 2013(04)

博士论文
[1]逆合成孔径雷达二维及三维成像方法研究[D]. 刘磊.西安电子科技大学 2016
[2]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
[3]高分辨ISAR成像新方法研究[D]. 刘红超.西安电子科技大学 2014
[4]空天目标逆合成孔径雷达成像新方法研究[D]. 白雪茹.西安电子科技大学 2011
[5]机载SAR运动补偿和窄带干扰抑制及其单通道GMTI的研究[D]. 周峰.西安电子科技大学 2007
[6]弹道中段目标雷达识别与评估研究[D]. 冯德军.国防科学技术大学 2006

硕士论文
[1]基于序列二维ISAR图像的目标三维重构方法的研究[D]. 董鹤.哈尔滨工业大学 2011



本文编号：3633448