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高速机动目标多普勒解模糊高分辨成像方法

2021-02-05刘丰恺冯存前黄大荣郭新荣韩立珣

北京航空航天大学学报 2021年1期
关键词:信号方法

刘丰恺,冯存前,黄大荣,*,郭新荣,韩立珣

(1.空军工程大学 防空反导学院,西安710051; 2.武警工程大学 基础部,西安710086)

在ISAR成像中,目标的非合作性是造成成像效果不理想的主要原因。对于匀速转动的目标,经典的Keystone变换能够很好地补偿线性距离走动[1],但当目标进行机动时,其转速不再均匀,将会在回波中引入关于慢时间的高次相位项,即出现距离徙动(Migration Through Range Cells,MTRC)。

当目标机动性不强时,方位回波可视作线性调频信号,此时距离徙动的矫正方法主要包括:距离-瞬 时 多 普 勒(Range-Instantaneous Dopp ler,RID)算法(如W igner-Ville成像方法及其改进方法[2-5]、Radon-W igner变换成像方法等[6-7])、基于三次相位函数(Cubic Phase Function,CPF)的成像方 法[8]、基 于 匹 配 傅 里 叶 变 换(Match Fourier Transformation,MFT)进行参数估计的成像方法[9-11]、基于chirp Fourier的参数估计的成像方法等[12-13]。这些方法在目标机动性不强时能够取得较好的成像效果。然而,实际中的目标被雷达照射时,为了躲避雷达的探测和跟踪,一般都做强机动飞行,回波信号变为多分量多项式相位信号(Polynom ial Phase Signal,PPS)[14],此时可以使用一些参数估计的方法对回波进行成像,如基于离散多项式变换(Discrete Polynom ial Transformation,DPT)的PPS参数估计法[15-17]、基于高阶模糊函数(High-order Ambiguity Function,HAF)的PPS参数估计法等[16-18]。考虑到空气动力目标的运动特性,本文将回波信号视作线性调频信号。

另外,多普勒频率不模糊范围由雷达脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)决定,而RD(Range-Doppler)算法对目标横向的分辨本质上是对多普勒频率的分辨。当目标速度较大,而PRF又较小时,目标边缘的散射点对应的多普勒频率极易超出PRF而产生多普勒模糊。对多普勒模糊现象进行研究分析的国内外相关文献并不多,有学者在对群目标进行成像时提到了这一问题,并通过回波信号稀疏分解估计多普勒模糊数的方式消除多普勒模糊[19]。……

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