干涉ISAR成像算法研究

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逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨率成像雷达,能够对飞机、导弹、舰船、天体等目标进行成像,具有重要的军事意义。鉴于传统ISAR成像不能获得目标高度信息,本文提出干涉ISAR成像方法来实现目标三维成像。干涉ISAR成像是基于目标的距离-方位散射点分离,用比相单脉冲法即干涉法实现对目标散射点在高度方向的测量。  首先,本文从比相单脉冲雷达基本原理入手,研究了距离-干涉法成像的基本原理以及实现方法,分析出宽带线性调频信号引入的成像误差,并用自回归迭代算法对误差进行补偿;通过仿真计算,验证了该方法的有效性,得到了令人满意的干涉测量精度,为研究干涉ISAR成像算法奠定了基础。  然后建立了ISAR成像的基本模型,论述了ISAR的转台成像原理,R-D成像算法及适用的三个基本条件;建立了基于ISAR的刚体目标三维旋转运动模型,给出刚体目标三维旋转坐标变换,并用严格的数学推导证明了对微小转动条件下三轴的连续微小转动是可交换的,进一步证明三维旋转模型建模的正确性。在旋转模型建立后,详细分析了逆合成孔径雷达成像投影平面和成像质量的问题,并给出三维舰船模型的ISAR投影成像结果。  经过上面的分析,接下来详细阐述了干涉ISAR三维成像技术。建立干涉ISAR三维成像模型,设置天线、目标以及天线之间的相对位置和相对运动模式,推导了干涉ISAR成像原理并分析干涉ISAR三维成像的高度分辨率和由干涉技术引入的角闪烁现象,然后确立了干涉ISAR成像算法步骤。通过大量的仿真实验,分析成像误差来源和改进方法,最终得到了比较满意的干涉ISAR图像。另外,干涉技术还可用来对ISAR图像的横距进行重新定标,使ISAR重建图像中方位像与光学的几何图形一致,改善雷达三维成像的质量。本文最后对舰船模型进行了横向定标仿真实验,将由角速度方向不同引入的横距反向进行重新定位,得到了令人满意的结果。
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