單脈沖雷達目標三維成像與識別研究.pdf

1、雷達成像在精密制導(dǎo)、目標識別、民航管制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。逆合成孔徑雷達(ISAR)可以得到目標的距離一多普勒像，但是在目標姿態(tài)變化時，ISAR像不能夠反映目標的真實形狀。對回波的各個分辨單元進行單脈沖測角，將方位、俯仰和距離信息結(jié)合起來就得到目標的三維像，此像與目標的物理尺寸一致，并且受目標的機動影響較小，十分有利于改善識別性能，但是單脈沖三維成像存在三維運動補償、角閃爍等問題。本文主要論述單脈沖三維成像與目標識別方法，對抑制角閃爍

2、的單脈沖測角方法、海雜波背景下的目標三維成像和目標三維像自動識別方法作了深入地研究。具體工作概括如下： 1.當單脈沖雷達與目標距離很近時，角閃爍將成為主要測角誤差源，其大小可能使測角結(jié)果指向目標尺寸以外。因此必須對角閃爍進行有效抑制，以提高測角精度。我們首先分析了由于目標切向運動引起的差波束方向圖調(diào)制問題，推導(dǎo)出在對差通道回波信號進行高分辨處理后，譜展寬程度與目標運動參數(shù)之間存在某種關(guān)系，從而提出一種新的拉伸體制下的角估計方法。

3、該方法通過搜索高分辨距離像波形熵的全局最大值得到目標角度估計，可以很好地抑制測角閃爍的發(fā)生。結(jié)合該測角方法，我們還給出了基于差波束ISAR像的角運動參數(shù)估計與補償方法。 2.無論是對目標的檢測、成像或者識別，雜波均會造成嚴重地影響。以雷達對海面目標進行觀測為例，當擦海角(入射余角)接近90。時，海面的散射系數(shù)crn會增大到+10dB左右，此時回波距離像中目標將被雜波完全淹沒。我們對這種情況下的海雜波抑制方法進行了探索性地研究。首

4、先利用ISAR技術(shù)，對海面和目標同時成像。然后利用新提出的基于Radon變換的目標雜波分離算法將ISAR像中的海雜波抑制掉，再對目標散射點進行單脈沖測角。這樣就使得雷達能夠在高擦海角時獲得目標的三維像。 3.本文針對如何利用雷達三維成像技術(shù)實現(xiàn)自動目標識別的問題進行了探索。我們首先通過CAD(計算機輔助設(shè)計)技術(shù)建立目標模板庫。在得到目標的三維像之后，估計出目標的姿態(tài)，修正已經(jīng)建立好的目標模板庫，通過與形態(tài)濾波相結(jié)合的最大融合度

5、分類器完成目標的識別。最后仿真了三維目標識別方法，并對結(jié)果進行了分析。 本論文各章節(jié)安排如下： 第一章介紹了雷達成像與目標識別的研究背景及意義，回顧了前人的研究成果，并簡要介紹了本文的研究重點。第二章分別介紹了距離高分辨技術(shù)、ISAR成像技術(shù)以及基于ISAR的單脈沖三維成像技術(shù)的基本原理與方法。 第三章重點研究了能夠有效抑制角閃爍的單脈沖測角方法。提出了拉伸體制下的最大熵測角方法，同時給出了基于差波束ISAR像的

6、角運動參數(shù)估計與補償方法。 第四章針對高擦海角觀測條件下的海雜波抑制方法進行了研究，提出了基于Radon變換的雜波與目標分離方法，可以在ISAR像中將海雜波抑制掉，最終獲得目標的三維像。 第五章主要討論的是如何利用基于拉伸處理的數(shù)字波束形成技術(shù)在寬帶相控陣上實現(xiàn)三維成像功能。仿真對比了步進跟蹤與連續(xù)跟蹤兩種情況下寬帶相控陣對空中目標的單脈沖三維成像。 第六章重點討論目標三維像的識別方法。對模板庫的建立、目標三維像