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逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨率成像雷达,能够对飞机、导弹、
舰船和天体等目标进行成像,在军事和民用方面都有很重要的意义。ISAR
采用大带宽的雷达发射信号获得目标的高分辨纵向距离像,通过相干处理时
间内目标相对雷达转动的多普勒频率获得目标横向距离像。由于ISAR成像
的目标多数为非合作目标,其运动轨迹比较复杂,而ISAR成像是利用目标
相对雷达的转动,不同运动轨迹目标相对雷达转动角度的变化,会对成像带
来不同的影响。而且,在对目标进行成像的过程中,有确定的纵向分辨的同
时,无法保证ISAR成像的横向分辨与其相一致,这是成像所不希望的。因
此,如何能够确定成像的横向分辨率,而且选择合适的采样点数,使其与纵
向分辨率保持一致,是ISAR技术的一方面的研究课题。这对进一步获取正
确的目标像和进行雷达目标识别具有一定的实用价值。
本文研究的主要内容是如何确定ISAR成像的横向分辨率问题,也就是
在ISAR研究领域的横向定标问题。文中采用滤波的方法,对雷达所观测的
目标轨迹进行有效的去噪、平滑处理。并由处理后的轨迹数据,计算目标相
对雷达视线的总转角变化。在已知雷达波长的情况下,确定ISAR成像的横
向分辨率,得到ISAR成像的横向定标结果。文章的具体内容可分为以下四
方面:
首先,阐述了ISAR成像的原理,尤其是ISAR成像的横向分辨率确定
及横向定标原理,并从对目标运动轨迹估计的角度出发,给出ISAR横向定
标的解决方案。
其次,针对ISAR成像的目标运动进行建模说明。分别仿真了ISAR成
像过程中常见的非合作目标运动轨迹形式,对目标运动进行了建模,建立了
目标运动的常速模型、常加速模型以及机动转弯的目标运动模型。
然后,从雷达观测的距离,方位角,俯仰角出发,深入研究了基于目标
的运动轨迹模型下的空间位置滤波算法、α?β滤波算法、α?β?γ滤波算
法、卡尔曼滤波相关算法对目标的运动轨迹进行滤波,得到了目标较为平滑
的估计轨迹信息。
最后,从目标的估计轨迹的位置信息中,计算目标相对雷达视线在相干
处理时间内的总转角,求得ISAR成像的横向分辨率,进而对ISAR成像横向标定。通过MATLAB软件仿真,验证了横向定标算方法的正确性和有效
性,并比较了各种算法的优劣。
关键词逆合成孔径雷达;横向定标;空间位置滤波;自适应滤波
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