前向散射雷达地面运动目标SISAR成像与识别技术研究

前向散射雷达（FSR）具有阴影逆合成孔径（SISAR）成像能力，可获取目标的二维侧影轮廓，进行成像与识别，可用于地面运动目标交通监视与战场态势感知。用于地面运动目标检测的FSR系统具有基线短、衍射角大、多径干扰严重等问题，使传统的SISAR信号模型、成像算法等都出现较大的误差。本项目针对FSR地面运动目标SISAR成像技术中的信号建模、高精度SISAR成像与识别、及杂波建模与抑制问题开展研究；建立前向散射雷达地面运动目标在多径干扰、大衍射角度下的高精度SISAR信号模型；分析参数估计误差和地面多径对SISAR成像散焦及畸变的影响；提出稳健、高效的SISAR二维去耦合轮廓提取与目标识别算法。并拟基于实测的FSR杂波数据对杂波统计特性进行宽动态范围的数学建模与仿真，分析其对SISAR成像与目标识别性能的影响，给出最优的杂波分布数学模型与杂波抑制算法，为高精度的SISAR成像与识别奠定基础。

前向散射雷达（FSR）是一种双基地角在180°附近的特殊的双基地雷达。借助阴影逆合成孔径（SISAR）成像，其可获取目标的二维侧影轮廓，进行成像与识别，可用于地面运动目标交通监视与战场态势感知。用于地面运动目标检测的FSR系统具有基线短、衍射角大、多径干扰严重等问题，使传统的SISAR信号模型、成像算法等都出现较大的误差。本项目针对FSR地面运动目标SISAR成像技术中的信号建模、高精度SISAR成像与识别、高精度参数估计及杂波建模与抑制问题开展研究，主要研究成果如下：. 一、研究了地面运动目标高精度SISAR成像技术。在高精度信号建模的基础上给出了适用于大衍射角情形的SISAR成像算法，分辨率显著提高，并针对非垂直穿越目标及多径干扰的情形进行了补充，基于开展实验验证了地面目标SISAR成像的能力。. 二、研究了地面目标高精度运动参数估计算法。针对地面目标信号特点和成像运动补偿的要求，基于准最优信号处理理论，提出了一种基于匹配滤波的速度估计算法；在最大似然理论的框架下，提出了任意情况下的多参数联合非线性估计方法，实现了对目标的速度和穿越基线位置的高精度估计；给出了一种基于修正的扩展卡尔曼滤波的目标跟踪算法，跟踪精度明显提高。. 三、研究了基于SISAR功率谱特征的目标识别技术。针对现有SISAR功率谱特征识别方法中存在的问题，提出了一种基于主瓣对齐和多元线性回归(MLR)的目标功率谱特征提取方法及一种基于多极化功率谱的目标特征提取与识别方法，能够有效的对地面运动目标进行分类识别，相对于之前的方法，目标分类和识别的精度大大提高。. 四、完成了FSR地表杂波统计建模及影响分析研究。基于实测数据，完成了前向散射雷达地表植被杂波统计特性的分析，经过分析可知地表植被杂波的幅度分布特性可根据风速和动态范围的不同分别采用K分布和对数正态分布来进行拟合，谱分布可以用全极点模型拟合。同时仿真结果表明信杂比高于20dB时可以获得较好的高度差像和中线轮廓像。