複雜運動目標逆合成孔徑雷達成像關鍵技術研究

《複雜運動目標逆合成孔徑雷達成像關鍵技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由胡杰民擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：複雜運動目標逆合成孔徑雷達成像關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：胡杰民
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

逆合成孔徑雷達成像能夠獲取目標大小、形狀、結構及姿態等細節信息，是目標識別的一種重要技術手段。然而，由於觀測目標是非合作的，通常具有高速運動、機動、自旋和進動以及三維轉動等複雜運動形式，嚴重製約了逆合成孔徑雷達成像在目標識別領域的套用，加強複雜運動目標逆合成孔徑雷達成像的研究成為迫切需求。複雜運動目標逆合成孔徑雷達成像需要解決一維距離像運動補償、自旋/進動目標、三維旋轉目標、以及帶旋轉部件目標的都卜勒聚焦等特殊難點問題。為此，本項目從仿真和暗室測量數據分析著手，建立能夠準確描述複雜運動目標特性的寬頻雷達回波模型，然後基於所建模型提出針對上述難點問題的解決方法。研究過程中，將利用複雜運動目標雷達實測數據對所研究算法的有效性進行反覆驗證，並根據驗證結果對所提算法進行改進和完善。本項目研究將為提高逆合成孔徑雷達對複雜運動目標的成像精度奠定基礎，推動該項技術的實用化進程。

結題摘要

逆合成孔徑雷達成像能夠獲取目標大小、形狀、結構及姿態等細節信息，是目標識別的一種重要技術手段。然而，由於觀測目標是非合作的，通常具有高速運動、機動、自旋和進動以及三維轉動等複雜運動形式，嚴重製約了逆合成孔徑雷達成像在目標識別領域的套用，加強複雜運動目標逆合成孔徑雷達成像的研究成為迫切需求。 本項目針對幾類典型複雜運動分別開展了ISAR成像算法的研究。主要工作總結如下：首先，針對目標高速運動導致傳統調頻步進信號距離像散焦的情況，提出一種脈衝重複時間可變的調頻步進信號，通過對脈衝重複時間預先設計來消除目標速度與頻率的耦合效應，並通過回波對消技術消除目標加速度對合成距離像的影響，給出了該算法對脈衝重複時間的精度要求，從而高效地實現了運動目標的高分辨成像問題；其次，針對自旋/進動目標，在準確建立其回波模型的基礎上，對目標的自旋/進動參數進行估計，並在此基礎上實現目標的都卜勒維聚焦。再次，針對三維轉動目標的成像方法進行了研究，建立起回波模型，提出基於能量累積的成像時間段選取方法，該算法具有運算量較小的優點。通過選擇最佳成像時間，保證在較長的相干積累時間內複雜運動近似為勻速轉動，從而利用RD算法進行有效成像接著對包含旋轉部件的目標，採用小波變換方法實現對主題回波與旋轉部件回波的有效分離，然後分別對兩個部分進行常規ISAR成像。最後，根據觀測條件的不同，提出了兩種目標三維超分辨成像方法。研究過程中，利用仿真和暗室測量數據對所研究算法的有效性進行反覆驗證，並根據驗證結果對所提算法進行改進和完善。本項目研究將為提高逆合成孔徑雷達對複雜運動目標的成像精度奠定基礎，推動該項技術的實用化進程。