基于混合模式的SAR/ISAR成像技术研究

作     者：唐京京 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：于长军

授予年度：2015年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：混合模式SAR/ISAR 动目标 成像补偿 目标搜索 目标截取 

摘      要：逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)对某目标进行成像前首先对目标进行定位,然后再用宽带雷达信号对目标进行成像。而合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)相对于ISAR可以进行大场景回波分析处理,从而对大场景进行成像。但目标运动将会导致SAR图像无法聚焦,难以对动目标进行侦察和识别。根据SAR、ISAR的成像特点,本文首先利用SAR对大场景进行成像,然后寻找到目标区域并进行图像域的截取,最终再利用ISAR对目标进行成像。这种方法即为混合模式的SAR/ISAR,由此可得到运动目标的高分辨成像。本文首先介绍了SAR与ISAR的高分辨成像原理和基本算法,包括SAR的距离-多普勒(RD)算法与线性调频变标(CS)算法、ISAR的距离-多普勒(RD)算法。详细分析了两种成像雷达对回波信号的具体处理过程,阐述了目标运动对两种雷达成像的影响并利用仿真进行了验证。为分析ISAR成像特点建立了舰船三轴转动模型,并对舰船运动形式和成像补偿进行仿真。介绍了多种包络对齐和初相校正方法并考虑应用时频分析法对舰船进行成像,由此提出了基于传统时频分析法的改进算法即WV-SPWV滤波算子法。详细说明了SAR/ISAR混合成像的两种算法:双RD算法和CS-RD算法,并在双RD算法中利用预处理方法消除雷达的平台运动使得ISAR处理得到简化且目标图像的聚焦性更好。在SAR/ISAR混合搜索成像时,SAR场景成像图中除了称为选择目标的感兴趣目标外还存在其他目标,当其他目标与选择目标相邻时将会对选择目标的成像造成影响。本文分析了相邻目标对选择目标的多种影响因素,对每种影响因素进行了仿真并将仿真结果进行分析,最终找到一些混合模式搜索成像时应如何解决各种影响因素干扰成像的方法。最后,对混合算法进行了实测数据的验证,说明算法具有可行性和一定的有效性。在研究过程中发现,不同算法和补偿方式将会对SAR成像目标点位置和图像特性产生不同的影响。并且目标在SAR图像中截取区域大小和截取位置的变化也会对ISAR精细的成像产生影响。为了解决以上问题,本文提出了目标自动搜索和目标自动截取算法,这使得混合模式的SAR/ISAR搜索成像具有了一定的实用性。