ISAR平动补偿算法的研究

摘要

逆合成孔径雷达（ISAR）成像是目前世界上雷达成像处理中的研究热点，也是信号处理中的一个崭新领域。 本文首先阐述了ISAR的基本原理和成像算法，它是本文研究内容的重要理论基础。这里采用的成像算法是距离多普勒算法。ISAR成像中，雷达和目标之间的运动包括目标绕原点的转动及雷达和目标之间的相对平动。若仅考虑目标旋转，那么经由距离向分辨和方位向分辨处理后即可成像。若考虑雷达和目标之间有相对平动，则ISAR成像就要在进行方位向分辨处理前先进行平动补偿，移除平动对信号的影响。 平动补偿是ISAR成像处理中的一个关键，本文的研究内容就是平动补偿算法。平动补偿包括距离对准和相位校正两个步骤。距离对准是要将同一散射点在各个不同回波中的样值对准到同一距离门中，相位校正是要将雷达和目标之间的平动多普勒相位从各个回波中移除。 距离对准是进行相位校正的基础，提高距离对准的精度对提高成像质量有着重要的意义。本文着重研究了最常用的最大相关距离对准算法。最大相关方法认为当相邻两回波的包络相关最大时这两个回波对得最准，通过相关函数取最大值的位置估算出两回波之间的平移量并进行距离对准。传统的最大相关方法存在着一个缺陷，即它估算出的距离平移量为距离采样间隔的整数倍，而实际上距离平移量并不一定恰好是整数倍的距离采样间隔，这将导致多达半个距离采样间隔的误差。受全局法的启发，本文提出一种改进的最大相关方法。首先，根据所导出的相关函数的频域表达式估算出回波的距离平移量。然后，通过在频域引入一个相位斜坡来实现回波在距离向上的平移。这种方法克服了整数步长的限制，有效地提高了距离对准的精度。对外场数据的实验结果表明改进的最大相关方法得到了聚焦质量更好的图像，证明了该方法提高了距离对准的精度，改善了成像质量，即改进的最大相关方法是有效的。