文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
双站逆合成孔径雷达的成像算法研究
姓名:黄艺毅
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:刘兴钊
20080101
上海交通大学硕士学位论文

上海交通大学
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学位论文作者签名: 黄艺毅

日期: 2008 年 1 月

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学位论文作者签名:黄艺毅指导教师签名:刘兴钊

日期:2008 年 1 月 16 日日期:2008 年 11 月 16 日

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双站逆合成孔径雷达的成像算法研究

摘要

本文对双站结构的逆合成孔径雷达(ISAR)进行了深入的研究,
着重考虑了目标仅转动和目标任意运动时的双站 ISAR 成像算法。
ISAR 是一种高分辨率的成像雷达。它的波束跟踪感兴趣的运动
目标,通过发射宽带信号来获得距离向上的高分辨率,利用目标相对
于雷达视轴的转动来实现方位向的高分辨率。传统 ISAR 是单站的。
该技术已经很成熟,但有一些缺陷。比如,信号无法同时收发,因而
在成像距离和脉冲宽度、脉冲重复频率之间存在着一种制约,可能使
得雷达系统的设计难尽人意。而且,单站 ISAR 在电子战争中更容易
受到攻击。双站 ISAR 则克服了上述缺陷。
在本文中,我们深入研究了双站 ISAR 成像技术。在回顾雷达成
像尤其是 SAR/ISAR 技术之后,我们详细介绍 ISAR 基本原理和算法。
接着,在引入双站雷达系统的几何结构之后,我们首先给出了双站
ISAR 的数学模型和回波信号的表达式,然后推导引入了一种近似以
简化该表达式。在目标仅转动的情况下,通过这种近似,可以把回波
信号的多普勒频率转化成一个仅与目标散射点的方位坐标成正比的
量。这样即把问题转换成无论技术还是算法都很成熟的单站逆合成孔
径雷达的情况。仿真实验验证了我们的理论,即距离 Doppler 算法可
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以用于目标仅转动时的双站 ISAR 成像。
在目标任意运动的情况下,我们的理论分析显示:和单站的情况
类似,由于目标和雷达之间的平动,来自一个散射点的回波信号其多
普勒频率将不再固定不变,致使图像变得模糊。因此必须进行平动补
偿。对仿真数据的成像结果验证了我们的理论分析。在处理中,我们
通过距离对准和相位校正两个步骤来实现平动补偿,距离对准使用改
进的最大相关法,相位校正使用最小熵法。成像结果显示,平动补偿
显著改善了图像的质量。我们也观察到随着运动速度的增加,图像开
始发生模糊。为此我们详细分析了导致图像模糊的两个主要因素,并
通过仿真实验来考察它们对图像模糊的影响。
相信本文的工作对这一领域的研究具有一定的参考价值。

关键词: 逆合成孔径雷达,双站,目标仅转动成像,平动补偿,距离
对准,相位校正

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RESEARCH ON PRINCIPLES OF BISTATIC INVERSE
SYNTHETIC APERTURE RADAR IMAGING

ABSTRACT

Inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging is one of the hot
topics in radar imaging processing and signal processing. In this paper,
we mainly discuss bistatic