超宽带雷达ISAR成像的全时域算法研究

摘要

脉冲超宽带(IR-UWB)雷达在生命探测、地质检测等方面有广泛的应用前景，基于IR-UWB雷达的成像也是重要应用之一。一般情况下，IR-UWB雷达采用和传统连续波雷达相同的频域算法，但是这种频域算法并不适合IR-UWB雷达。IR-UWB雷达发射和接收的信号为窄脉冲，采用时域算法更为合适，这样能避免FFT/IFFT变换带来的噪声和混淆。基于IR-UWB雷达的时域成像算法有分辨率高、运动补偿方便等优点，但是相关的研究和成果比较少。因此，本文的主要研究内容是基于IR-UWB雷达的全时域成像算法。
　　本文首先介绍了逆合成孔径雷达(ISAR)成像的转台模型和一维成像原理，在此基础上给出了大转角、大带宽条件下的后向投影(BP)成像算法。然后结合IR-UWB成像系统，研究了雷达回波校正的理论基础，并给出了以金属球为标准体的频域校正方案。在频域算法的基础上，本文又研究了时域BP算法和时域背景对消技术，并提出了雷达回波的时域校正方法。如何获取精准的系统脉冲响应是时域校正方法的关键，对此本文提出了2种方法:根据金属球回波信号的理论值和实测值间的响应关系计算得到系统脉冲响应的方法、以金属板回波信号作为系统脉冲响应的方法。最后，本文介绍了UWB-ISAR成像系统和相关参数的估计方法，并利用该系统对实物进行成像和分析。
　　本文分析研究了全时域的IR-UWB雷达成像算法，并提出了二种获取精准的雷达系统脉冲的方法。基于脉冲为30ps的IR-UWB成像结果，很好地验证了本文提出的算法，表明了本文在超宽带雷达全时域成像的研究工作有一定的参考价值。

目录

声明

致谢

摘要

图表目录

术语表

1 绪论

1．1 UWB技术介绍

1．2 ISAR成像技术介绍

1．3 UWB-ISAR成像技术研究现状

1．4 本论文的主要内容和章节安排

2 ISAR成像原理

2．1 ISAR转台模型

2．2 一维成像原理

2．3 二维成像原理

2．3．1 二维成像基本原理

2．3．2 二维成像分辨率

2．4 频域回波校正方法

2．5 本章小结

3 时域成像算法

3．1 时域BP算法

3．2 时域背景对消技术

3．3 时域回波校正方法

3．3．1 时域校正基本原理

3．3．2 奇异值分解原理

3．3．3 基于奇异值分解的时域校正

3．4 半时域BP算法

3．5 全时域BP算法

3．6 本章小结

4 成像实验及分析

4．1 UWB-ISAR成像系统介绍

4．1．1 系统参数介绍

4．1．2 成像参数介绍

4．1．3 运算平台介绍

4．2 半时域BP算法成像及分析

4．3 全时域BP算法成像及分析

4．3．1 全时域BP算法成像及分析

4．3．2 成像分辨率分析

4．4 半时域和全时域BP算法对比成像及分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

参考文献

7 作者简介及研究生阶段的科研成绩