机载雷达对海面目标SAR/ISAR成像方法

摘要

雷达成像技术主要包括合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像技术与逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像技术两种，两者都被用于在全天时全天候的条件下获取目标的高分辨雷达图像，但前者主要利用空中雷达平台的运动对地面上静止的场景进行成像，后者主要是固定的雷达平台使用目标的运动对其进行成像。随着需求的增长，空中运动雷达平台对地海面运动目标成像也受到越来越多的关注，随之产生了SAR/ISAR成像模式。这种模式不仅能够获取背景区域的高分辨图像，还能实现对其中舰船等运动目标的成像与定位，并完成运动目标图像与背景图像的有效融合，提供目标区域完整的态势感知信息。 机载雷达对海面目标SAR/ISAR成像时，由于平台-目标耦合运动、舰船目标运动复杂未知等原因，将面临高阶跨距离单元徙动（Migration Through Resolution Cell,MTRC）、回波规律空变、目标-背景图像难融合等问题。 本文针对以上问题，对基于时域反投影（Back Projection,BP）算法的机载雷达对海面目标SAR/ISAR成像方法进行了研究，主要内容为： 1.建立了机载雷达对海面目标SAR/ISAR成像模式下的回波模型，分析了其回波规律，基于SAR与ISAR的成像原理，推导出了机载雷达对海面目标SAR/ISAR成像的具体实现过程。 2.研究了基于图像熵的舰船动目标检测方法，并研究了基于回波域和图像域的舰船动目标回波分离提取方法，为实现舰船动目标的重新聚焦成像提供了基础。 3.提出了基于粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法的BP-ISAR成像方法，解决了传统ISAR成像时高阶MTRC、回波规律空变等问题，实现了对舰船动目标的清晰成像和目标-背景图像的有效融合。 4.研究了基于多峰PSO算法的BP-ISAR多目标成像方法，解决了多目标情况下的BP-ISAR成像问题，实现了多舰船动目标情况下的SAR/ISAR成像。 以上方法已经通过理论分析和仿真实验进行了验证，结果表明，上述方法可以有效解决机载雷达对海面目标SAR/ISAR成像时的诸多问题。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文研究内容及结构安排

第二章 SAR/ISAR回波模型与成像原理

2.1 引言

2.2 SAR/ISAR回波建模

2.2.1 基于散射点模型的目标回波模型

2.2.2 脉冲压缩理论分析

2.2.3 海杂波影响分析

2.3 SAR/ISAR成像原理

2.3.1 SAR成像原理

2.3.2 ISAR转台模型及成像原理

2.3.3 SAR/ISAR综合成像原理

2.3.4 SAR/ISAR成像具体步骤

2.4 本章小结

第三章 机载雷达对海面目标SAR初步成像及目标回波提取

3.1 引言

3.2 SAR初步成像

3.2.1 背景场景BP成像具体步骤

3.2.2 背景场景BP成像仿真实验

3.3 舰船回波提取

3.3.1 舰船目标检测

3.3.2 舰船回波分离提取

3.4 本章小结

第四章 机载雷达对海面目标ISAR重新聚焦成像

4.1 引言

4.2 基于PSO算法的BP-ISAR成像

4.2.1 算法原理分析

4.2.2 算法具体步骤

4.2.3 仿真实验

4.3 多目标情况下的ISAR成像

4.3.1 算法原理分析

4.3.2 算法具体步骤

4.3.3 仿真实验

4.4 舰船目标定位及最终图像生成

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果