基于压缩感知的ISAR抗干扰成像方法研究

摘要

在复杂的现代电磁环境下，ISAR在工作过程中难免会受到各种干扰，使得ISAR无法成像或者混淆真假目标。本文主要针对两种常见的干扰进行了研究，一是当目标上被放置某种形式的微动部件时，微动部分会对回波形成复杂的调制而产生微多普勒效应。此效应会影响目标的成像处理，在目标的ISAR图象中形成干扰。二是在ISAR成像过程中，常会受到虚假目标的欺骗干扰，但是这种方法是在完全得到雷达发射信号的工作参数的前提下才能进行有效的干扰，如果雷达采用捷变频技术，就可有效防止敌方侦收到正确的载频等信号参数，这样就能够大大提高雷达抗干扰的能力。由于干扰会造成目标主体回波数据存在缺失，此时若采用距离—多普勒算法来成像，得到ISAR图象质量较差，由于压缩感知算法具有能够从少量数据中恢复的特点，本文提出了基于压缩感知的ISAR抗干扰成像算法。
　　首先，本文介绍了ISAR转台成像原理及经典的RD成像算法，及压缩感知算法的基本原理，然后利用RD算法对仿真飞机目标进行了ISAR成像。
　　接着，本文在转台运动模型的基础上建立了典型的转台上微动运动模型，在转台回波模型基础上，得到了微动散射点的回波模型。并结合理论分析和计算机仿真，对各种形式微动影响ISAR的成像质量进行了分析研究。根据在一维距离象上微动散射点与静止散射点回波的不同，提出了基于压缩感知的抑制微多普勒效应的成像方法。该方法通过计算一维距离象的波形熵，取出含有微动散射点的距离单元组成子图象，把子图象中能量大的回波去除掉，利用CS算法从剩余回波中恢复出原始的二维ISAR图象。通过对仿真数据和实测数据的处理，验证了此方法的有效性和可行性。
　　最后，本文分析了在捷变频ISAR系统中存在着多普勒频率捷变以及方位向无法压缩等问题。为解决这些问题，本文在分析捷变频ISAR回波相位特性的基础上，对在三个载频间随机捷变的雷达进行仿真成像。由于在单个载频下，可视其为部分回波缺失，由于回波信号具有稀疏性，提出了基于压缩感知的方位压缩算法，得到恢复后的全回波数据，然后采用经典的RD算法成像，该方案能够提高距离向的分辨率。通过仿真验证了该方法的有效性和可行性。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状及分析

1.3主要研究内容及论文结构

第2章 ISAR成像基本原理及CS算法

2.1引言

2.2 ISAR成像基本原理

2.3压缩感知基本理论

2.4本章小结

第3章 基于CS算法抗微多普勒干扰成像

3.1引言

3.2转台上的微动特性及微多普勒效应

3.3转台目标微多普勒效应仿真

3.4微多普勒效应对ISAR成像的干扰

3.5基于压缩感知的微多普勒干扰抑制算法

3.6本章小结

第4章 基于CS算法的捷变频ISAR成像

4.1引言

4.2脉间载频捷变线性调频信号分析

4.3方位向压缩感知重建

4.4实验仿真分析

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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