基于参数估计的ISAR成像运动补偿方法研究

逆合成孔径雷达(ISAR)能全天时,全天候,远距离提供运动目标的高分辨率图像,为敌我目标识别提供信息,具有重要的军事意义。陆基成像雷达(GBR)作为ISAR成像技术的重要应用,其观测目标具有速度快,惯性大,运动相对平稳等特点,针对这些特点,本文对ISAR成像运动补偿方面作了较为深入的研究。 对于目标的运动补偿是ISAR成像中的关键技术。ISAR成像的运动补偿算法主要分两类:基于特显点跟踪的补偿算法和基于目标运动参数估计的补偿算法。对于前者,很难找到理想的特显点来进行跟踪。本文在现有基于目标运动参数估计的补偿算法的基础上,展开了以下工作: 首先对ISAR系统的信号处理模型进行了详细分析,并建立了用于仿真的三维运动目标模型;在距离向的补偿算法方面,改进了常规的利用相邻回波相关性估计距离向走动的方法,提出基准回波相关法,从而避免了误差的积累,并利用二次包络对齐提高补偿精度;在相位补偿方面,引入离散调频傅立叶变换(DCFT)对运动参数做精确估计;针对在RD-FFT成像算法中的应用,对补偿算法作了一系列计算量上的优化以满足实时成像的需要;为满足较小转角下的方位向分辨需要,研究了基于旋转不变特性的ESPRIT超分辨成像技术;对多目标条件下的运动补偿与成像进行了研究;最后,对影响ISAR成像质量的各种参数及目标的特征与图像特征的映射关系进行了详细分析,为ISAR图像的分类、识别提供了理论依据。 本论文有以下几点创新: 1.在距离向的补偿(包络对齐)方面,采用基准相关法代替相邻相关法或积累相关法,一定程度上解决了可能出现的包络漂移和包络突跳现象;根据目标运动轨迹特点,采用二次曲线拟合的方法,将包络对齐时的局部误差转化为全局的误差,以便实现较优的整体对齐效果。 2.在方位向的补偿(相位校正)方面,利用多重的离散傅立叶变换(DCFT),对目标平动引起的相位线性调频项的调频斜率进行精确估计,并直接构造补偿项对各个距离门进行补偿。 3.将Radon变换用于多目标成像的包络对齐中,实现了较好的成像效果。