基于调频参数估计的ISAR横向定标研究[范文]

摘要

逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)检测到目标后，对其成的像是二维像。在目前的成像Radar里拥有很重要的地位。它的分辨率有纵向分辨率和横向分辨率。其中，被检测物体相对Radar视线(Radar Line of Sight, RLOS)旋转的角度决定了其横向分辨率；雷达发射信号的带宽决定了其纵向分辨率，在实际应用中，如果想要具有较高分辨率的目标雷达像，可以通过提高被检测物体相对于Radar视线方向的旋转角度的大小即RLOS来实现并。本次课题研究的内容可以分为三个部分。本文的内容概述如下：

 Radar与成像目标之间的相对运动示意图

第一章主要阐述了ISAR在国内外的发展状况。论述了本次课题的内容及研究目的。并且说明了在为了得到更高的Radar横向分辨率时，通过加大在Radar成像时间内的目标转过的角度以实现这一目的时所遇到的问题。

第二章主要介绍了Radar成像原理和常用的算法。论述了ISAR转台成像模型和距离-多普勒成像算法。并且在通过设计算法后进行仿真实验探讨在不同旋转角度下的目标Radar成像图，并分析对比不同角度下目标基于距离-多普勒算法下的成像图的效果，为后续的研究内容做铺垫打下基础。

第三章主要介绍在基于第二章成像基础上的两种横向定标算法，首先阐述了基于相位调频参数估计的横向定标的原理，再研究了实现的算法，这个算法实现的原理是通过用自行建立的参考信号，对包涵调频信息的雷达回波信号进行处理，对其进行解调频处理后得到解调频信号后，对其进行快速傅立叶（FFT）变换，并且用谱峰搜索对其能量分布进行处理，处理完成后，在其幅度值呈现最大的时候，即可获取到相应信号的调频率信息，然后再利用计算的方法估计到雷达目标的转速值以达到横向定标。其次，在本章介绍了另一种定标算法——基于分数阶傅里叶变换的横向定标算法。该算法和上一种算法即基于相位调频参数估计的横向定标算法的不同点在于二者获得调频率估计值的方法不一样。由于FrFT对LFM信号有优良的检测能力，故该算法是对LFM信号开展FrFT变换,以致能估量到雷达回波信号的调频率，故再通过计获取到目标转速。以致能够对逆合成孔径雷达成像达到实现横向定标的目的。然后再利用仿真实验分别得到基于上述两种算法的定标图，通过分析对比结果验证算法的有效性及实时性。

第1章 绪论

1.1  课题背景及研究的目的和意义

雷达(Radar)的全称是无线电检测和测距（Radio detection and ranging）。Radar被发明的初衷就是为了能探测到未知的Radar目标及获取目标的尺寸、形状和雷达相距路程。

在实际应用中，因为想要更大程度地让Radar得到应用，所以这一领域的工作者一直在孜孜不倦向前挺进，致力于得到拥有更高分辨率的Radar。在科学技术迅猛发展的今天，不管是在军用领域还是民用领域，都能看到被应用的Radar的身影。因此它的能力也在逐渐的被完善和提升。这催生了多种多样的具有高分辨率Radar的出现[1]。

成像Radar的诞生，加强了人们对雷达的应用和拓宽了人们对雷达定义与理解。它不仅可以对非静止目标、非单体目标实施成像和辨认，而且还在微波遥感领域展现更加巨大的潜在能力。在当今的国际社会上，越来越多的国家开始在Radar成像这一领域投入更多的人力物力及财力，这主要归因于这一技术不管是国防领域还是民用领域所作出的巨大贡献与创造出的巨大价值，是一个发展迅速、竞争激烈的领域。

在当今国际社会，Radar成像技术这一领域在世界上的一些发达国家中早已渐渐成熟，都已能够对其国家的发展进步和增强国防方面作出巨大贡献。而现在在国内，在成像雷达这一领域，得到了国家的大力支持，我们正处于在追赶国外顶尖技术的状态。在我国的大力支持下，国内相关工作人员正专心研究，争取努力赶超国外的顶尖技术，让雷达成像技术能更快更好地为国家人民作出更好更大的贡献。

逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)能够进行高分辨率的二维成像，能够针对非静止目标、非单体目标检测成像和辨识甄别[2]。所以它能为使用者呈现更多更大的信息，其在实现国家防御事业现代化和增强国家人民经济建设方面有着充当了重要的角色，所以国家在这一领域投入了更多更大的研究力度，综上可知对ISAR成像的深入研究就显得很有必要。在对雷达成像目标进行识别分辨时，ISAR的分辨率有横向分辨率和纵向分辨率，成像目标相对雷达视线(Radar Line of Sight, RLOS)旋转的角度决定了其横向分辨率；雷达发射信号的带宽决定了其纵向分辨率，在实际应用中，如果想要具有较高分辨率的目标雷达像，可以通过提高被检测目标相对于Radar视线方向转过的旋转角度即RLOS。由于通常情况下雷达目标是非合作的，因此其旋转角度理论上和实际上都是未知的。所以横向定标方法即是对目标成像的横向分辨率进行求解的方法。在实际生活应用中，实时性是一个关键的指标，因此对实时横向定标的研究对于ISAR成像功能的扩展具有尤为重要的意义。

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