● 摘要
逆合成孔径雷达(ISAR)能够对飞机、舰船、和地面运动物体等非合作目标进行全天候,全天时,高分辨率成像,在军用和民用领域都具有重要的应用价值。目前,世界各国对海洋资源和海洋利益日益重视,舰船目标的机载ISAR成像技术研究成为该领域的热点。由于舰船目标受海况等环境因素的影响而具有复杂的非合作运动,ISAR对舰船目标的成像相对具有更大的挑战性。本文对舰船目标ISAR成像进行了深入研究,具体内容如下:
1. 首先研究了ISAR的距离-多普勒成像原理和运动补偿技术。然后对运动补偿中的包络对齐和相位补偿的典型算法进行了仿真验证与对比分析。接着对复杂海况下舰船目标的运动规律进行了研究,基于舰船目标的运动模型,分析了在不同海况和分辨率下利用传统SAR成像方法对舰船目标成像的结果。
2. 将解卷积短时傅里叶变换(Deconvolution Short Time Fourier Transform,DSTFT)引入ISAR成像中,提出了基于DSTFT的舰船目标ISAR成像方法。仿真验证了设计方法能获得更高质量的ISAR图像。
3. 提出了一种结合Keystone变换与船体中心线估计的改进的自适应联合时频分析(Adaptive Joint Time-Frequency,AJTF)ISAR成像算法。其中采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)进行参数搜索,以改善收敛速度。仿真验证了设计方法的可行性。
4. 提出了利用三维运动检测因子进行三维运动检测的方法,并基于中心线斜率和多普勒展宽两个参数进行了最优成像时间的选取,利用图像对比度和图像熵确定最佳的成像时间间隔,实现了最优成像。仿真结果表明了设计方法的有效性。
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