InISAR三維成像的關鍵技術研究.pdf

1、干涉式逆合成孔徑雷達(InISAR)成像是近年來發(fā)展起來的一種將干涉技術與逆合成孔徑分辨相結合的雷達三維成像方法。由于InISAR能夠實現(xiàn)對遠距離運動目標全天候、全天時的三維成像，因此在軍事和民用領域都呈現(xiàn)出廣泛的應用前景和實用價值。但是，目前在針對復雜運動目標的InISAR三維成像的實現(xiàn)方法上，還存在眾多問題亟待深入研究和完善。本文緊密圍繞InISAR三維成像的實際應用，就幾類典型運動目標的InISAR三維成像實現(xiàn)方法展開了相關研究和

2、探討： 論文首先研究了InISAR三維成像的圖像配準問題。干涉天線間的圖像配準是InISAR三維圖像恢復的關鍵步驟。在深入分析干涉圖像失配原因的基礎上，提出了兩種圖像配準的方法：其一，在目標存在獨立特顯點的情況下，對各天線進行基于單特顯點的初相校正，在完成運動補償?shù)耐瑫r實現(xiàn)了以該特顯點為聚焦中心的配準處理；其二，當目標不存在特顯點時，在完成各天線的平動補償后，通過估計目標散射中心沿兩基線方向的角運動參數(shù)，構造補償相位來實現(xiàn)圖像配

3、準。仿真結果表明，這兩種方法都能夠獲得良好的配準效果，為進一步實現(xiàn)InISAR三維成像奠定了基礎。 其次，論文對高速運動目標的InISAR三維成像方法進行了研究。目標的高速運動會導致距離色散現(xiàn)象，造成ISAR成像散焦，進而嚴重影響干涉處理的精度。因此，論文提出了兩種有效解決距離色散影響的高分辨InISAR三維成像實現(xiàn)方法：第一種方法從速度補償?shù)乃悸烦霭l(fā)，提出了基于RWT的分步速度估計方法，通過精確估計目標的徑向速度并對回波進行補

4、償來實現(xiàn)三維成像；第二種方法基于瞬時距離像的思路，通過構造高速運動目標回波的時頻域圖像切片(即瞬時距離像)，消除了距離色散的影響，進而實現(xiàn)InISAR三維成像。仿真結果表明，上述成像方法都能夠正確的實現(xiàn)對高速運動目標的InISAR三維成像。 然后，論文研究了機動目標的InISAR三維成像方法。與高速運動目標回波的脈內(nèi)距離色散不同，目標在成像期間的機動特性會使回波序列的橫向多普勒呈現(xiàn)多分量LFM信號的特點，造成傳統(tǒng)RD成像的橫向聚

5、焦失效。本文首先在距離-瞬時多普勒(RID)成像的思路下，提出一種基于FRFT線性時頻分析的機動目標三維成像方法，在分數(shù)階域完成機動目標散射點的橫向分辨，進而實現(xiàn)三維成像。針對雙線性類時頻方法由于相位信息丟失特性而不能應用于機動目標InISAR成像的問題，本文進一步提出了一種基于多天線聯(lián)合互時頻分布的InISAR三維成像方法，不僅克服了雙線性時頻變換不能在InISAR中應用的限制，而且能夠在一次天線間的互時頻變換中同時實現(xiàn)相同距離單元內(nèi)

6、各散射點的橫向分辨和相位干涉處理，實現(xiàn)了機動目標的InISAR三維成像。仿真結果表明，上述兩種InISAR成像方法都能夠有效的獲得機動目標的高分辨三維圖像。 最后，論文對大尺寸運動目標的InISAR三維成像方法進行了研究。大尺寸目標的高分辨成像不滿足傳統(tǒng)ISAR的微動模型近似，其邊緣散射點的MTRC現(xiàn)象對運動補償和橫向分辨兩個環(huán)節(jié)造成嚴重的影響，無法形成清晰的三維成像結果。論文首先提出一種結合積累相關與曲線擬合的運動補償方法，在