基于非理想散射特性的中段目标窄带雷达成像反演技术

As the development of the research in nonideal scatterring characteristics of midcourse targets, we notice that the time-frequency doppler of narrowband scatters does not satisfy with sinusoid hypothesis, which embarrasses the previous narrowband imaging methods. This project aims to further improve the ability of narrowband radar in imaging, character inversion and targets recognition for midcourse targets,and enlarge its superiority in detecting midcourse targets. Firstly, the project aims at representative midcourse targets,such as those winged or rotational symmetry.Based on the full-polarization nonideal scatterring model of warheads, time-frequency doppler analytical model for different kinds of precession scatters is built. We mainly focus on the breakthrough of two kinds of narrowband imaging inversion methods based on time-frequency characteristics of precession and tomography, using mathematical tools such as n-dimension general Radon transform and its inverse transform. Secondly, in order to reduce the aliasing of different scatters in tomographic image, the super resolution of the tomographic theory is researched, which is based on the point spread function in all aspects.Thirdly, the translational compensation method for narrowband imaging in multiple target situation will be futher studied, which improves engineering practicality of the research results.To sum up, new techniques for the recognition of midcourse targets will rise up after the key breakthrough of this project.

近年来，随着对中段目标非理想散射特性的深入认识，已发展的窄带成像算法因其散射中心时频多普勒不再满足正弦形式假设而难以应用。为进一步提升窄带雷达在中段目标成像、特征反演、识别等方面的能力，拓展其在目标探测中的优势，特提出本项目。项目针对有翼、旋转对称等典型中段目标，在弹头全极化非理想散射中心建模的基础上，构建不同类型散射中心进动时频多普勒解析模型，借助n维广义Radon变换及其逆变换等数学手段，重点突破基于进动时频特性和层析技术的两大类窄带雷达成像反演方法；为进一步消除层析成像中不同散射中心混叠的影响，在构建任意转角下点扩展函数的基础上，研究层析成像的超分辨处理技术，提高图像可读性；深入研究距离单元内存在多目标情况下的窄带雷达成像平动补偿技术，使研究成果进一步贴近实用化。项目研究内容的突破，将为中段目标识别问题提供新的技术途径。

随着对中段目标非理想散射特性的深入认识，已发展的窄带成像算法因其散射中心时频多普勒不再满足正弦形式假设而难以应用。本项目为进一步提升窄带雷达在中段目标成像、特征反演、识别等方面的能力，拓展其在目标探测中的优势，展开研究。.项目针对有翼、旋转对称等典型中段目标，在弹头全极化非理想散射中心建模的基础上，构建了不同类型散射中心进动时频多普勒解析模型，提出了宽带电磁散射特性动态建模方法、三维CP-GTD散射模型以及基于极化成像的相干参数估计方法，研究了中段目标进动参数反演与微动特征提取问题，实现了散射中心特征参数更准确估计。重点突破了基于进动时频特性和层析技术的两大类窄带雷达成像反演方法。提出了一种基于时频重排和广义Radon 变换的窄带雷达空间进动目标的成像反演算法，具有更高的分辨性能和抗干扰性能；针对镜面散射现象，提出了基于复数本征模态分解-广义约旦变换(CEMD-GRT)的窄带成像算法，克服了镜面强散射成像亮斑问题；针对滑动型散射中心，提出了一种区分锥柱体目标散射中心类型的方法，并根据不同类型散射中心的微多普勒特征对目标尺寸进行估计；针对微动特性反演问题，提出了正弦调频傅里叶变换，提高了目标微动特性反演、雷达成像的精度。研究了基于窄带回波的中段目标层析成像理论，将传统的ISAR成像理论纳入层析成像理论框架中，使得有关层析成像分辨性能的讨论形成完整的体系，实现系统资源的优化整合。提出了基于图像分解的超分辨层析成像算法，利用层析成像的点扩展函数构造成像过程的基函数矩阵，基于最小均方误差准则，建立以目标散射函数为未知变量的特征方程，由雷达回波数据获取目标散射函数的最优估计。深入研究了窄带雷达成像平动补偿技术，提出了基于脉内多普勒精细估计的平动补偿算法，以及基于多普勒频谱调制特性的窄带雷达精确平动补偿方法，提高了补偿精度，具有较强的工程实用性。.项目研究内容的突破，为中段目标识别问题提供了新的技术途径。