基于散射模型的空間目標ISAR成像.pdf

1、通過電磁仿真模擬雷達回波，研究空間目標的逆合成孔徑雷達(ISAR)成像，能獲得其運動態(tài)勢和基本結構特征，同時也能為目標分類、識別等提供理論模型和技術支撐。盡管ISAR成像技術已發(fā)展到較高水平，但由于空間目標的特殊性，仍有不少問題有待解決。本文基于目標電磁散射的基本原理和模型，開展運動空間目標ISAR成像仿真的研究工作。
　　本研究主要內容包括：⑴針對空間目標(衛(wèi)星)的天線結構特點，利用幾何光學-物理光學法(Geometrical

2、optics and Physical optics，GOPO)混合高頻近似算法計算空間目標的電磁散射特性。首先通過簡單目標(二面角反射器和簡單組合體)驗證GOPO的可行性和有效性。著重利用該算法分別計算了飛機模型和衛(wèi)星模型在不同方位角和入射角下的垂直極化和水平極化的雷達散射截面(Radar Cross Section，RCS)。由于衛(wèi)星結構的對稱性和在計算散射場時采用 PO算法，垂直極化(VV極化)散射結果與水平極化(HH極化)差別不

3、大。對比計算了完整衛(wèi)星模型和去掉天線結構的衛(wèi)星模型在不同方位角和入射角下的RCS，可以發(fā)現(xiàn)：由于衛(wèi)星天線具有明顯的角形結構，使得多次散射效應加強，因此在一定角度范圍內，天線的多次散射占主導因素。⑵綜述逆合成孔徑雷達(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)成像的基本原理，分析了ISAR成像中散射場與成像函數(shù)的關系。模擬了飛機和衛(wèi)星模型的一維距離像和一維方位像，并給出了完整衛(wèi)星模型和無天線結構模型的二維

4、ISAR像，討論不同帶寬和采樣點數(shù)對飛機成像結果的影響?；诰嚯x-多普勒(Range-Doppler)成像算法，分析了目標方位向的多普勒頻移效應，利用頻率步進信號(SFCW)分別模擬了飛機點散射模型和實際衛(wèi)星模型的雷達回波，在距離-多普勒域進行ISAR成像仿真。由衛(wèi)星成像結果可以明顯看出有無天線的影響，加強論證了角反射器對目標電磁散射特性的影響。⑶研究了ISAR成像中運動補償算法。討論了ISAR成像過程由于目標運動出現(xiàn)的多普勒效應，由于

5、目標的運動可能會引起方位像模糊和距離徙動的現(xiàn)象，因此需要在ISAR成像過程中進行平動補償和旋轉運動補償。對標準的平動補償和轉動補償過程做了簡要的分析，并據(jù)此提出了最小熵法和聯(lián)合時頻分析的運動補償方法，從結果可以看出，前者主要補償目標的平動分量，后者則可以補償目標的平動和轉動分量，有效提高了成像質量。并以衛(wèi)星模型為算例，基于GOPO算法模擬的雷達電磁回波，仿真了不同參數(shù)(帶寬、運動速度等)情況下的ISAR成像。結果表明：當增加雷達帶寬時，