浮空器载逆合成孔径雷达飞机目标成像技术研究

《浮空器载逆合成孔径雷达飞机目标成像技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文浮空器载逆合成孔径雷达飞机目标成像技术研究RESEARCHONAEROSTATBORNEINVERSESYNTHETICAPERTURERADARIMAGINGTECHINIQUEFORAIRCRAFT肖达哈尔滨工业大学2016年4月国内图书分类号：TN959.73学校代码：10213国际图书分类号：621.396.9密级：公开工学博士学位论文浮空器载逆合成孔径雷达飞机目标成像技术研究博士研究生：肖达导师：宿富林教授申请学位：工学博士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年4月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TN959.73U.D.C:621.396.9DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONAEROSTATBORNEINVERSESYNTHETICAPERTURERADARIMAGINGTECHNIQUEFORAIRCRAFTCandidate：DaXiaoSupervisor：Prof.FulinSuAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliat

3、ion：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：April,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要逆合成孔径雷达（ISAR）是一种高分辨的二维成像雷达，可对飞机、卫星、导弹、和舰船等运动目标进行成像，具有全天候、全天时、远距离的特点，在战略防御、战场侦察、火力评估等领域具有重要的应用价值，是雷达预警的关键组成部分。目前，包括我国在内的很多国家都在构建陆、海、空、天一体化预警网络。其中，利用浮空器平台进行雷达

4、预警由于具有执行任务时间长、效费比高、隐身与反隐身性能好等优点，成为了当前空基预警中的一个前沿问题。本文深入研究了浮空器载ISAR对飞机目标的成像，包括浮空器的不稳定运动对ISAR成像的影响、浮空器载ISAR对飞机的高分辨成像与运动补偿、对螺旋桨飞机成像时的微动干扰抑制、对在同一波束内的多个飞机目标的成像及对浮空器载ISAR飞机图像的横向定标。本文的主要研究内容为：本文首先介绍了稳定平台下ISAR飞机目标成像的基本理论和方法。在该部分本文对所探测的飞机目标的运动方式及其回波信号进行了建模，并介绍ISAR二维成像的原理和距离—多普勒算法，还给出了传统的ISAR运动补偿算法，

5、包括包络互相关法和模-1法距离对准和相位梯度自聚焦等。由于实际的浮空器并不稳定，接下来本文建立了浮空器的三维运动模型，根据其动力学方程和运动学方程，对浮空器在受气流扰动后的运动特性进行了分析，随后通过仿真详细研究了浮空器平台的不稳定运动对飞机目标的ISAR成像所造成的影响。由于浮空器的不稳定运动会引入复杂的多普勒频率，传统的运动补偿和成像算法所得到的效果并不理想。针对该问题本文提出了浮空器载ISAR对飞机的高分辨成像方法，其基本思想是通过对回波数据的时间稀疏化处理去除浮空器受到气流扰动期间ISAR接收的回波，然后通过基于压缩感知的ISAR成像算法得到目标的高分辨图像。在去

6、除了受干扰回波后，由于飞机目标还存在平动运动，本文提出了一种基于梯度投影法和共轭梯度法，利用双重迭代进行ISAR自聚焦的GP-CG算法。该算法能够在时间稀疏的情况下，将剩余回波中目标的平动运动所引入的相位误差进行精确的估计，从而生成聚焦的飞机ISAR图像。通过对仿真数据和实测数据的处理，证明了本算法的有效性，能够应用在实际的工程中。获取高质量的飞机主体的ISAR图像是利用浮空器载雷达对飞机进行ISAR成像的主要目标。但实际的飞机目标中很多都装载有外置的螺旋桨，螺旋桨的快速转动破坏了目标的刚体属性，使得ISAR图像中出现了多个干扰条带，对飞机主体造成了遮挡，成像质量下降,故

7、需要对该微动干扰进行抑制。当前主要-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文的微多普勒抑制方法运行时间较长，不符合浮空器载ISAR快速预警的要求。为了解决该问题，本文以桨叶为单位，研究了在浮空器载ISAR体制下螺旋桨回波信号的特征，得出其在高分辨距离像上的谱线具有闪烁特性。基于该闪烁特性，本文提出了利用波形熵在距离像上检测螺旋桨所在的距离单元的方法，然后提出了基于压缩感知的飞机螺旋桨微动干扰的快速抑制算法，通过仿真和实测数据的实验结果证明该算法能够在较短的处理时间内获得令人满意的飞机主体ISAR像。在浮空器载ISAR成像中，由于雷达