自旋目標運動成像與靜止目標凝視成像方法及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自旋目標（Spinning Targets）與靜止目標(Static Targets)的高分辨率成像是傳統(tǒng)靜止平臺成像雷達（ISAR）所難以解決的兩個問題，其主要原因在于，自旋目標與平穩(wěn)運動目標相比除了目標整體運動外還存在著高速的自旋運動，這會引起成像時間內(nèi)散射點距離像與多普勒被正弦函數(shù)所調(diào)制，從而導致傳統(tǒng)的距離多普勒方法失效；而靜止目標在成像時間內(nèi)與雷達之間不存在任何的相對運動，從而無法構(gòu)造出傳統(tǒng)高分辨率成像雷達所需的合成孔徑。因此，

2、研究靜止雷達對這兩類目標的高分辨率成像問題對于開拓成像雷達的全新應用對象與使用場景具有重要意義。
　　 對于自旋目標的成像問題，論文在深入分析了目標的運動模型以及自旋運動對散射點回波的調(diào)制特性的基礎上，得到了兩種解決思路：
　　 其一，對于在成像時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)過數(shù)個周期的自旋目標，可以在估計出目標自旋轉(zhuǎn)速的基礎上，對目標的自旋運動分量進行消除，再利用距離多普勒的方法對目標進行ISAR 成像?；谠撍悸?，論文首次提出了基于慢時

3、間重采樣的ISAR成像方法，在轉(zhuǎn)速精確估計的條件下獲得了良好的成像結(jié)果。然而，當轉(zhuǎn)速估計存在誤差時，上述方法成像的結(jié)果會產(chǎn)生越分辨單元現(xiàn)象，因此論文提出基于Keystone 變換與距離-瞬時多普勒的重采樣ISAR 成像方法，在轉(zhuǎn)速估計存在誤差的情況下，仍能獲得自旋目標的清晰圖像。
　　 其二，與上述消除目標自旋分量的想法不同，由于自旋運動對目標的距離像具有正弦調(diào)制作用，因此可以對目標的自旋分量加以利用，即對目標高分辨距離像進行投

4、影匹配實現(xiàn)自旋目標的高分辨率成像?；谠撍悸?，論文提出了基于瞬時HRRP的極坐標匹配成像方法，通過構(gòu)造目標回波的時頻分布瞬時切片消除了脈內(nèi)自旋運動產(chǎn)生的距離色散現(xiàn)象，進而通過極坐標匹配的方法實現(xiàn)了自旋目標成像。然而，當真實目標的散射點在大轉(zhuǎn)角下發(fā)生遮擋和起伏等非線性效應時，會導致回波距離像包絡的局部不完整性，從而造成上述方法成像聚集性變差和虛假點的出現(xiàn)。因此論文基于空間映射的思想，應用RBF網(wǎng)絡擬合發(fā)生遮擋效應后未知的空間映射過程，并通

5、過OMP算法對RBF 網(wǎng)絡進行學習訓練，在散射點發(fā)生遮擋的情況下依然可以有效的反演目標圖像。
　　 上述成像方法均要求高精度的轉(zhuǎn)速估計技術(shù)作為支撐。自旋目標的窄帶雷達回波是多分量的SFM 信號，對其頻譜的周期性進行檢測即可估計目標轉(zhuǎn)速?；谏鲜鲂再|(zhì)，論文首次定義了平均幅度和（AMSF）函數(shù)對信號功率譜進行周期檢測，在較低的信噪比下取得了較高的轉(zhuǎn)速估計精度。當目標同時存在機動和自旋運動時，其窄帶回波是多分量線性-正弦混合調(diào)頻（LS

6、FM）信號，對其時頻相關(guān)函數(shù)的周期進行檢測即可估計目標轉(zhuǎn)速。論文證明了Wigner-Ville分布的交叉項對其相關(guān)函數(shù)的周期性沒有影響，提出了基于Wigner-Ville分布相關(guān)函數(shù)的估計方法，相比線性時頻分布可以獲得更好的估計效果。但是，由于自相關(guān)函數(shù)的相位缺失性，上述方法應用于對稱目標時存在估計模糊的問題。論文首次提出了基于STFT 加權(quán)的偽Wigner-Ville 變換方法分析回波的微多普勒，在擁有較高時頻分辨率的同時有效抑制了交

7、叉項的影響。并在時頻面上采用正弦Radon 變換的方法對微多普勒參數(shù)進行估計，實現(xiàn)了對稱目標的轉(zhuǎn)速解模糊處理。
　　 與運動目標相比，靜止目標與位于靜止平臺上的雷達之間不存在任何相對運動，無法構(gòu)造運動成像所需要的合成孔徑?；跁r空兩維隨機輻射場的凝視成像是一種對靜止目標成像的全新雷達體制，其基本思想是通過構(gòu)造時空兩維隨機的輻射場照射靜止目標，使得雷達所接收的散射場是時不變的目標散射特性對時變隨機輻射場的空間調(diào)制，并且雷達波束內(nèi)包

8、含的目標可辨識信息與時空兩維隨機輻射場的信息豐富程度成正比變化。
　　 由于輻射場具有時空兩維隨機變化的特性，因此該方法所要求的成像處理技術(shù)也與傳統(tǒng)雷達不同，需要聯(lián)合利用接收到的散射場信息以及已知的時空兩維隨機輻射場進行關(guān)聯(lián)處理，進而重構(gòu)出目標圖像。論文分別分析了理想隨機輻射場與非理想隨機輻射場的一階時空非相關(guān)性與部分相關(guān)特性，針對不同的輻射場相關(guān)性條件提出了不同的解決方法。針對輻射場的一階時空非相關(guān)性，論文提出了一階關(guān)聯(lián)處理的