基于浮空平臺的微波凝視關(guān)聯(lián)成像若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、微波凝視關(guān)聯(lián)成像利用多個發(fā)射機發(fā)射獨立隨機信號構(gòu)造波束內(nèi)時空兩維隨機變化的輻射場，通過對觀測區(qū)域輻照而采集得到的回波信號和由計算得到的輻射場的關(guān)聯(lián)處理，實現(xiàn)波束內(nèi)目標(biāo)高分辨成像。為了滿足微波凝視關(guān)聯(lián)成像雷達對固定、重點區(qū)域的連續(xù)不間斷觀測的需求，本文開展基于浮空平臺的微波凝視關(guān)聯(lián)成像研究，主要解決以下三個問題:(1)微波凝視關(guān)聯(lián)成像雷達實際發(fā)射波形相對于預(yù)置波形存在偏差;(2)發(fā)射接收天線隨浮空平臺平移運動;(3)大觀測區(qū)域成像所需的計

2、算量和存儲量與受限的浮空平臺資源相矛盾。本文研究工作包括:
　　一、針對問題(1)，推導(dǎo)了包含幅相誤差及同步誤差的關(guān)聯(lián)成像模型，提出了基于參考接收通道的幅相誤差及同步誤差校正方法，即在對目標(biāo)區(qū)域觀測成像的同時，利用參考接收機采集各輻射單元的直達信號。將包含誤差的凝視關(guān)聯(lián)成像分解為兩個步驟:首先利用直達信號進行幅相誤差及同步誤差估計，然后利用估計值對包含誤差的成像模型進行補償并通過關(guān)聯(lián)處理算法進行成像。相對于僅利用回波來估計誤差的目

3、標(biāo)成像方法，論文所提基于參考通道輔助誤差估計的方法，實現(xiàn)更為簡單且效果更佳。此外，分析了各通道信號參數(shù)和參考接收天線的位置及指向?qū)φ`差估計的影響，得到波形設(shè)計和天線布局應(yīng)滿足的準(zhǔn)則。
　　二、針對問題(2)，推導(dǎo)了基于平移運動平臺的微波凝視關(guān)聯(lián)成像模型，在此基礎(chǔ)上分析了平臺平移運動及速度測量誤差對成像性能的影響。將存在測速誤差的平移浮空平臺下的微波凝視關(guān)聯(lián)成像問題轉(zhuǎn)換為目標(biāo)函數(shù)的最小化問題，提出了基于牛頓法和粒子群優(yōu)化的平移速度估

4、計與目標(biāo)重建聯(lián)合求解算法。
　　三、針對問題(3)，在窄脈沖關(guān)聯(lián)處理的基礎(chǔ)上，針對離散集群目標(biāo)場景，提出了基于窄脈沖的自適應(yīng)成像方法。該方法通過系統(tǒng)發(fā)射窄脈沖隨機信號和對網(wǎng)格誤差魯棒性較好的匹配濾波方法，自適應(yīng)尋找目標(biāo)分布區(qū)域，實現(xiàn)了距離向和方位向的二維自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，避免了在整個成像區(qū)域進行均勻網(wǎng)格細分導(dǎo)致測量矩陣規(guī)模大的問題。
　　四、考慮基于窄脈沖關(guān)聯(lián)處理方法要求實際成像系統(tǒng)具備發(fā)射窄脈沖的能力，而實際發(fā)射通道的末級電