合成孔径雷达微多普勒特征研究

摘要

雷达微多普勒效应是由学者VictorC.Chen提出的一个较新的理论体系，是基于物体微动模型发展起来的。自从雷达目标微多普勒现象被发现，目标微动特性在雷达目标探测与识别中受到广泛的关注。微动目标电磁散射响应中包含了精细的微多普勒特征信息，因此从雷达特征信号中可以推断出微动目标的特性。本文就是在这样的背景下对合成孔径雷达中微动目标的微多普勒特征展开了研究。本文的主要工作有： 1、基于雷达的多普勒效应，分析了一般雷达对空中目标的微多普勒瞬时频率的数学模型，建立了合成孔径雷达对地面目标的微多普勒瞬时频率的数学模型。 2、根据点目标典型微动模型，在振动和转动模型下，分别讨论了一般雷达对空中微动目标的微多普勒效应和合成孔径雷达对地面微动目标的微多普勒效应。通过仿真实验验证了两种模式下的振动和旋转点目标的微多普勒效应的正确性。 3、研究了微多普勒的时频分析方法，以期找到适用于振动目标的微多普勒信号的分析方法，获得能够反映目标振动特征的时频像。分别应用傅立叶变换、短时傅立叶变换、Wigner-Ville分布、伪Wigner-Ville分布、平滑伪Wigner-Ville分布以及重排平滑伪Wigner-Ville分布对微多普勒信号进行分析。经过理论研究和仿真验证，得出重排平滑伪Wigner-Ville分布对微多普勒信号分析的效果较好，在减少交叉项的同时可以提高信号的时聚性。 4、研究了合成孔径雷达中振动目标的微多普勒的特征提取算法。本算法基于合成孔径雷达成像理论提出，分别给出了基于小波变换与经验模式分解的微多普勒特征提取算法。仿真验证了两种方法的有效性。 5、最后，对论文工作和研究方向的发展趋势、应用前景进行了总结，指出了需要进一步研究和解决的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2微多普勒的研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3论文研究内容及结构安排

第二章雷达微多普勒效应理论基础

2.1多普勒效应及微多普勒效应

2.1.1多普勒效应

2.1.2微多普勒效应

2.2一般雷达的微多普勒理论模型

2.2.1单一微动的微多普勒建模

2.2.2复杂微动的微多普勒建模

2.3合成孔径雷达的微多普勒建模

2.3.1目标微动引起的微多普勒数学模型

2.3.2目标不同方向的微动对微多普勒的影响

2.4本章小结

第三章典型微动模型及微多普勒效应

3.1振动引起的微多普勒分析

3.1.1一般雷达振动目标的多普勒数学模型

3.1.2合成孔径雷达振动目标的微多普勒数学模型

3.2旋转目标的微多普勒分析

3.2.1一般雷达目标旋转的微多普勒数学模型

3.2.2合成孔径雷达旋转目标的微多普勒数学模型

3.3仿真实验

3.3.1一般雷达目标振动的微多普勒仿真验证

3.3.2合成孔径雷达振动目标的微多普勒仿真验证

3.4本章小结

第四章微多普勒的时频分析方法研究

4.1微多普勒分析方法研究

4.2时频分析方法理论基础

4.2.1解析信号

4.2.2瞬时频率和群延时

4.2.3时频分析的性能评价

4.3基于短时傅立叶变换的微多普勒分析

4.3.1短时傅立叶变换的基本概念

4.3.2影响短时傅立叶变换的主要因素

4.3.3仿真实验

4.4基于Cohen类时频分布的微多普勒分析

4.4.1 Wigner-Ville分布

4.4.2伪Wigner-Ville分布

4.4.3平滑伪Wigner-Ville分布

4.5基于重排算法的微多普勒分析

4.5.1重排方法的基本原理

4.5.2重排平滑伪Wigner-Ville分布

4.5.3仿真实验

4.6本章小结

第五章 SAR振动目标的微多普勒特征提取算法研究

5.1微多普勒特征提取算法基础

5.1.1方位向回波信号获取

5.1.2瞬时频率估计方法

5.1.3多普勒斜率估计与去多普勒斜率处理

5.2基于小波变换的微多普勒特征提取算法

5.2.1原理分析

5.2.2 Mallat算法

5.2.3仿真实验

5.3基于经验模式分解的微多普勒特征提取算法

5.3.1经验模式分解算法

5.3.2仿真实验

5.4本章小结

第六章结束语

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果