空间自旋目标宽带雷达干涉三维成像方法.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaApr．252017V01．38No．4SSN1000-6893ON11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cahkxb@buaa．edu．crl空间自旋目标宽带雷达干涉三维成像方法孙玉雪1’2～，罗迎1’2，张群1’2“，林永照1，陈春晖11．空军工程大学信息与导航学院，西安7100772．信息感知技术协同创新中心，西安7100773．西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室，西安710071摘要：空间目标三维成像可为目标的特征提取、分类与识别提供重要依据。基于L型三天线干涉成像原理

2、，提出了一种宽带雷达条件下空间自旋目标干涉三维成像方法。首先，分析了雷达发射线性调频(LFM)信号条件下，空间自旋目标在距离一慢时间平面上的成像特点，建立了基于距离一慢时间平面的空间自旋目标干涉三维成像模型；其次，针对建立的干涉三维成像模型中，不同散射点的回波在距离一慢时间平面上会相互交叠的问题，对回波曲线分离、交叉点处理以及一维距离旁瓣的影响等进行了讨论，并给出了解决方法，从而获得目标三维图像。与已有方法相比，该方法可有效克服单基雷达三维成像无法获得目标各散射点真实三维位置以及在双／多基雷达三维成像时多部雷达回波联合处理较困难的问题。最后，仿真实验结果验证了所提方法的有效性。关

3、键词：自旋目标；干涉技术；雷达成像；宽带雷达；线性调频信号；一维距离像中图分类号：V243．2；TN957文献标识码：A文章编号：1000—6893(2017)04—320399—13空间目标探测与识别技术一直以来都是世界各国研究的热点。由于空间目标大都具有自旋、锥旋、翻滚、进动等多种微动形式，因此基于微动特征提取的空问目标识别技术得到了广泛研究[1。3]。自旋作为微动形式的一种，通过分析目标自旋引起的回波调制特征，反演目标上散射点的空间三维分布和三维微动参数，可为目标的分类与识别提供重要依据[4’6]。现有的空问目标三维成像技术，主要有基于单基雷达的三维成像技术和基于双／多基雷

4、达的三维成像技术刚。文献[8]提出在单基雷达下用匹配滤波方法对太空碎片进行三维成像；文献[9]研究了自旋目标回波在距离一慢时间域的性质，提出了基于宽带复数后向投影的三维成像算法；文献ElO]提出了基于双基雷达构型的自旋目标三维图像定标方法；文献[1I-12]提出了基于T／R-R结构双基雷达的进动目标参数估计方法。当采用单基雷达对自旋目标进行三维成像时，由于仅能获得目标的径向观测信息，因此无法确定散射点的真实三维空间位置，且需要利用目标微多普勒信号为正弦调频(SinusoidalFrequencyModula—tion，SFM)信号这一先验信息，对于复杂微动目标并不适用。当采用双／

5、多基雷达对自旋目标进行三维成像时，受限于目标上散射中心的各向异性以及散射点相互之间的遮挡效应，算法复杂，且不利于系统实现。近年来，针对惰性刚体运动目标的干涉式逆合成孔径雷达(InterferometricInverseSynthetic收稿日期：2016—05．04；退修日期：2016—10．08；录用日期：2016—11-04；网络出版时间：2016—11—1510：13网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／111929．V．20161115．1013．002．html基金项目：国家自然科学基金(61571475，61471386)；中国博士后科学基金(

6、2015M570815)*通讯作者E-mail：sunyuxuejiayou@163．com引用榕武；孙玉雪，罗迎．张群。等．空闯自旋目标宽带雷达干涉三维成像方法[Jj．航空学掇，2017，38(4)：320399．SUNYX·LUOY．ZHANGQ。etalInterferometric3Dimagingforspacerotatingtargetsinwidebanclradar￡Jj．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2017，38(4)：320399320399．1航空学报ApertureRadar，InlSAR)成像技术已经得到了较

7、为深入的研究[13。15]。其基本原理是通过逆合成孔径雷达(InverseSyntheticApertureRadar，ISAR)成像分离目标上不同位置的散射点，再利用干涉处理方法得到散射点的三维分布，获取目标的实际尺寸。对于空间自旋目标，受限于雷达系统的脉冲重复频率(PulseRepetitionFrequen—cy，PRF)，在ISAR成像所需小转角内的有效回波数量往往很少，使得传统的ISAR成像效果不理想，无法有效区分不同散射点，从而影响对散射点的干涉处理，因此现有InIS