基于运动参数非搜索估计的isar成像技术研究

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1、ResearchontheISARImagingBasedontheNon-SearchingEstimationTechniqueofMotionParametersAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyByZhengjibin(InformationandCommunicationEngineering)Supervisor:Prof.SutaoNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新

2、性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学

3、。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要雷达成像具有远距离、全天时和全天候的特点，对军用和民用都有重大的实用价值。根据雷达工作和成像方式的不同，成像雷达可分为逆合成孔径雷达（InverseSyntheticApertureRadar，ISAR）和合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）。在机动目标和复杂运动目标的I

4、SAR成像中，经过运动补偿后的回波数据可用多分量多项式相位信号来描述，线性调频（LinearFrequencyModulated，LFM）信号和立方相位信号（CubicPhaseSignal，CPS）。实际ISAR成像中，首先根据目标的运动特点采用相应的模型进行合理近似，然后利用有效的信号处理方法提高目标的ISAR成像质量。针对机动目标和复杂运动目标，本文基于运动参数非搜索估计技术进行ISAR成像研究。主要工作概括如下：1.研究了基于运动参数非搜索估计的机动目标ISAR成像技术，提出了一种基于中心频率-调频率分布（CentroidFrequency-ChirpRateDistributi

5、on，CFCRD）的ISAR成像算法。CFCRD利用修正变尺度傅里叶变换（ModifiedScaledFourierTransform，MSCFT）消除对称瞬时自相关函数自身项中的线性耦合，随后使用快速傅里叶变换（FastFourierTransform，FFT）完成自身项信号能量的积累。CFCRD的创新点为MSCFT，其通过引入缩放因子解决了传统变尺度傅里叶变换（ScaledFourierTransform）中的谱模糊问题。相比基于修正魏格纳维利分布（ModifiedWigner-VilleDistribution，M-WVD）的ISAR成像算法，基于CFCRD的ISAR成像算法适用于

6、极端情况下的机动目标ISAR成像，比如恶劣海洋环境中的舰船和高机动目标。通过实测数据仿真和算法性能分析，CFCRD和相应的ISAR成像算法得到验证。2.研究了基于运动参数非搜索估计的复杂运动目标ISAR成像技术，提出了一种基于广义变尺度傅里叶变换（GeneralizedScaledFourierTransform，GSCFT）的快速ISAR成像算法。对于CPS，调频率（ChirpRate，CR）和二次调频率（QuadraticChirpRate，QCR）造成了多普勒扩散，从而降低了ISAR成像的质量。针对CPS，我们利用GSCFT和非均匀快速傅里叶变换（NonuniformFastFou

7、rierTransform，NUFFT）提出了一种快速CPS参数估计算法。相比已经发表的基于ScaledFourierTransform的CPS参数估计算法，此快速CPS参数估计算法的优点在于：（1）由于NUFFT的使用，此快速CPS参数估计算法的计算量大幅度降低；（2）此快速CPS参数估计算法中提出的GSCFT在ISAR成像中有更广泛的应用。我们使用实测数据验证了CPS模型对于复杂运动目标的有效性以及快速参数估计算法的执行。另外，