论文部分内容阅读
微波三维成像技术较传统的合成孔径雷达(SAR)成像技术可获得更丰富的信息,它能够准确地从背景噪声中分离出目标的空间位置及散射信息,有利于人们更加细致和精确地认识目标的三维散射系数的分布,适用于目标电磁散射特性的外场分析和研究。因而从三维SAR成像的角度研究目标的散射特性是目前的一个新兴的热门课题。本文以此为背景,通过分析三维SAR成像的电磁学机理,研究了基于SAR成像的三维近场电磁散射特性反演方法和基于SAR成像的三维电磁散射特性的近远场变换算法,可为基于三维SAR成像的RCS测量系统的研制提供一定的技术支持。本文主要工作如下:1.介绍了基于固定发射机的线阵三维SAR成像的系统模型,简要分析了该模型的三维分辨率,概述了线阵三维SAR成像原理;为满足三维SAR距离向高分辨需要,本文以步进频率(SF)信号作为发射信号,研究了三维后向投影(BP)成像算法、三维距离—多普勒(RD)成像算法和三维波数域成像算法,并利用FEKO软件进行了仿真实验,获得了汽车的三维高分辨SAR图像,验证了三种算法的有效性;然后通过实测和仿真实验简要探讨了三维SAR成像技术应用在RCS测量上的优势。2.研究了基于SAR成像的三维近场电磁散射特性反演方法。首先介绍了几个有关雷达目标散射特性的概念;然后由Stratton-Chu电场积分方程出发,从时域和频域两种角度分析了发射信号为步进频率信号时的三维SAR成像的电磁学机理,解释了三维SAR成像的物理含义,阐述了基于SAR成像的近场电磁散射特性反演的原理,提出了基于SAR成像的三维近场散射特性反演算法,通过仿真实验验证了算法的有效性;研究了系统测量误差和平台运动误差对反演精度的影响,并对误差产生的原因作了分析,为高精度散射特性的反演方法的研究奠定基础。3.重点研究了两种基于SAR成像的电磁散射特性近远场变换算法。首先,详细阐述了基于多散射中心模型的RCS近远场变换原理,给出了基于多散射中心模型的RCS近远场变换算法,通过仿真实验验证了该算法的有效性;然后,从成像的角度定量分析了基于多散射中心模型的RCS近远场变换的误差,为目标的高精度RCS反演打下基础;其次,详细阐述了基于目标表面电磁流模型的RCS近远场变换原理,给出了基于该模型的RCS近远场变换算法,通过仿真实验验证了该算法在复杂目标RCS近远场变换上的有效性;最后,对比分析了两种算法的优缺点。