近程运动目标三维ISAR成像方法研究.pdf

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1、近程运动目标三维ISAR成像方法研究提青青2015年1月中图分类号：UDC分类号：近程运动目标三维ISAR成像方法研究作者姓名提青青学院名称信息与电子学院指导教师魏国华答辩委员会主席崔嵬申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月TheStudyofShort-RangeMovingTarget3-DimensionalISARImagingCandidateName：TiQingqingSchoolorDepartment:SchoolofInformationandElec

2、tronicsFacultyMentor:WeiGuohuaChair,ThesisCommittee：CuiWeiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和

3、致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要逆合成孔径雷达（InverseSyntheticApertureRadar,ISAR）是指雷达不动，目标围绕着雷达运动，其成像技术自问世以来就引起了人们广泛的关注。通过发射一个宽频带的信号，ISAR可以获得较高的距离分辨率，通过雷达与目标之间的相对转动形

4、成大的合成孔径而获得横向分辨率。对于合作的或非机动的目标，利用ISAR技术可以较容易地获得高质量的二维图像[1]。但是对于非合作的或者是机动的目标来说，传统的ISAR成像方法具有一定的局限性，由于非合作目标的旋转角度无法获得，因此ISAR在方位向的位置也就无法得到；对于机动目标来说，由于目标相对于雷达的旋转轴和旋转速度都是时变的，从而造成多普勒值是时变的，此时的距离-多普勒平面同传统意义上的距离-多普勒平面不一致，给目标识别造成困难。同时，传统的二维ISAR成像技术得到的二维图像仅仅是空间目标在距离-多普勒平面上的投影，

5、不能反映目标散射点的真实位置，同时也不能确定实际的物理尺寸，这对于日益发展的雷达成像领域以及目标识别技术来说，传统的二维ISAR成像技术已经不能满足雷达成像和目标识别的要求。正因为传统二维ISAR成像技术已经不能满足人们对目标识别的要求，因此人们开始把视线转移到三维ISAR成像技术领域。干涉ISAR（InISAR）作为三维ISAR成像技术的一种，提出的时间较早[2]。干涉技术最早是由Graham提出，并用于合成孔径雷达（SAR）的成像中，利用两个干涉天线，通过比较回波信号的相位差，实现地形高度信息的测量[2]。上面介绍的

6、都是目标在远场时的情况，当目标位于雷达的远场区时，雷达发射的信号的波前相对于目标可以通过菲涅尔近似，近似为平面波进行处理；而当目标位于近场时，则不可使用菲涅尔近似，雷达发射信号的波前不可以近似为平面波进行处理，即应按球面波计算波前，而常规的距离向和方位向的正交分解也不适用于此情况，但是采用常规的ISAR处理思路仍然是可行的，即先对目标回波进行运动补偿，然后再从近程转台模型出发，得到目标的图像。ISAR成像作为雷达成像领域的一种方法，是空间目标探测和识别的一个重要部分。三维ISAR成像技术获得的三维图像不仅可以反映目标的物

7、理尺寸，而且能够正确地恢复出目标的三维空间I北京理工大学硕士学位论文位置等信息，而且其自身的目标特性对三维模型没有影响，这使三维成像技术具有较高的优越性。因此，空间目标三维ISAR成像的研究具有实际应用意义，而高效的三维ISAR成像方法的研究也显得尤为重要。本文主要研究了近程运动目标三维ISAR成像的方法，根据球面波的特点，应用波前重建的方法得到目标的二维图像，再运用干涉处理的方法得到第三维坐标信息，从而得到目标的三维图像。论文第一章为绪论，阐述了ISAR成像技术研究的背景和意义，国内外ISAR成像技术的发展，介绍了IS

8、AR成像的基本概念和本文的主要工作。论文第二章介绍了ISAR成像的常规方法，主要是距离-多普勒算法，并介绍了两种脉冲压缩算法，即匹配滤波法和解线性调频法。然后介绍了ISAR成像的转台模型，距离-多普勒算法以及运动补偿的方法，最后通过仿真实验说明了常规的ISAR成像运用到近程运动目标成像的局限性。论文第三章介绍了三维成