基于层析投影算法的空间旋转目标窄带雷达成像

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1、第２６卷第５期信号处理Ｖｏｌ．２６．Ｎｏ．５２０１０年５月ＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＭａｙ．２０１０基于层析投影算法的空间旋转目标窄带雷达成像丁小峰姚辉伟范梅梅魏玺章（国防科技大学空间电子信息技术研究所湖南长沙４１００７３）摘要：窄带雷达受发射波形的带宽限制，距离向分辨率低，通常应用于目标检测、跟踪以及运动参数的提取。对于空间旋转类目标，窄带雷达通过对目标长时间照射，利用层析投影算法，可以实现目标散射点二维分辨。这种成像方法降低了对雷达宽带的限制，在成像体制上具有优势。本文首先阐述了基于层析投影算法的窄带雷达空间目

2、标成像机理，推导得到窄带成像算法的分辨率，给出了散射点目标的成像试验结果，从理论和实验两方面验证了特征散射点较少的空间目标窄带成像的可行性。关键词：窄带成像；滤波逆投影；分辨率中图分类号：ＴＮ９１１．７２文献标识码：Ａ文章编号：１００３－０５３０（２０１０）０５－０６４８－０６ＮａｒｒｏｗｂａｎｄＩｍａｇｉｎｇｆｏｒＳｐａｔｉａｌＲｏｔａｔｉｎｇＴａｒｇｅｔｓＢａｓｅｄｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＡｌｇｏｒｉｔｈｍＤＩＮＧＸｉａｏｆｅｎｇＹＡＯＨｕｉｗｅｉＦＡＮＭｅｉｍｅｉＷＥＩＸｉｚｈａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅ

3、ｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，４１００７３）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄｒａｄａｒｐｒｏｖｉｄｅｓｐｏｏｒｒａｎｇｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｉｍｉｔｏｆｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ａｎｄｉｔｉｓｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄｔｏｔａｒｇｅｔｓｔｒａｃｋｉｎｇ，ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｍｏｔｉｏｎａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ｆｏｒｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｔａｒｇｅ

4、ｔｓ，ｎａｒｒｏｗｂａｎｄｒａｄａｒｃａｎａｃｈｉｅｖｅｂｏｔｈｒａｎｇｅａｎｄｃｒｏｓｓｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｂｙｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｔｈｒｏｕｇｈｌｏｎｇｔｉｍｅｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｐｏｓｓｅｓｓｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅａｓｉｔｈａｓｎｏｂａｎｄｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｅｒｐｒｅｔｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｎａｒｒｏｗｂａｎｄｉｍａｇｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ｄｅｄｕｃｅｓｂｏｔｈｃｒｏｓｓａｎｄｒａｎｇｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ

5、ｆｏｒｔｈｅｎａｒｒｏｗｂａｎｄｉｍａｇｉｎｇａｎｄｇｉｖｅｓｔｈｅｔａｒｇｅｔｉｍａｇｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｕｓｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｎａｒｒｏｗｂａｎｄｒｅｔｕｒｎｗａｖｅｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｔｅｓｔｅｄｂｙｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｔａｒｇｅｔｍｏｄｅｌｓｈｏｗｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｎａｒｒｏｗｂａｎｄｉｍａｇｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｒｒｏｗｂａｎｄｒａｄａｒｉｍａｇｉｎｇ；ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ上的缺陷，进行高分辨成像的方法。最近，文献［５

6、］和１引言［６］中分别报道了利用滤波逆投影技术进行高分辨成像现代雷达体制多采用高功率、单站配置形式进行的结果，从理论上和实验上证实该方法的正确性。目标的检测和识别。层析成像（Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）概念最早本文以窄带雷达空间目标探测与识别为背景，研在文献［１］中介绍，通过对目标不同角度的雷达波照究窄带雷达对空间目标成像的可行性，具有重要的现射，利用滤波逆投影技术对目标成像。之后，多种改进实意义：首先宽带雷达系统通常需要辅以窄带发射系的滤波逆投影技术被应用于聚束式的ＳＡＲ和ＩＳＡＲ的雷统实现目标的检测、跟踪功能，导致雷达系统

7、结构复达成像中。文献［２］中，介绍了利用移动天线发射单频杂、造价高昂，利用窄带雷达实现成像功能，将有效提波形，对固定目标成像的方法。文献［３］中，利用多发升战略资源整合、使用效率；其次，ＩＳＡＲ成像系统必须射、接收传感器，基于滤波逆投影方法，对移动目标成像，解决散射点走动问题，通常采用Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换校正运并求得目标速度。文献［４］介绍了利用连续波雷达系动目标的线性距离走动，但是无法校正转角较大时的统，通过对目标多角度的观测，弥补连续波雷达距离分辨高阶距离走动。采用广义Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换可以校正高阶收稿日期：２００

8、９年６月１７日；修回日期：２００９年１０月１９日基金项目：国家杰出青年科学基金（项目名称：雷达目标综合识别系统，项目编号：６００２５１０２）第５期丁小峰等：基于层析投影算法的空间旋转目标窄带雷达成像６４９＋∞的距离走动，但算法较为复杂，还没有应用于ＩＳＡＲ成１ｒ＝ｆ（ｘ，－ｘｃｏｔ$）ｄｘ（２）像的报道［７］。窄带