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高重频随机跳频合成宽带雷达高分辨二维距离-多普勒成像

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目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

(1)超/高超声速反舰导弹

(2)高重频随机跳合成宽带像技术

1.3 本文的研究思路

1.4 本文的主要工作与内容安排

第2章 新体制雷达高动态回波采样信号的建模

2.1 单频随机跳频合成宽带雷达回波建模

2.2 线性调频随机跳频合成宽带雷达回波建模

2.3 实验数据与仿真模型

2.4 本章小结

第3章 高重频随机跳频合成宽带下的高质量成像

3.1 特殊距离-多普勒耦合效应及其抑制

3.2 基于广义二维匹配滤波的成像处理

3.3 大距离走动情况下的片段像拼接技术

3.4 基于二维加窗处理的距离-多普勒旁瓣抑制技术

3.5 本章小结

第4章 各种跳频方式下的实时成像算法

4.1 随机跳频图案的产生及其与窗函数的联合优化

4.2 各种随机跳频情况下的实时快速二维成像算法

4.3 快速成像算法性能评估与实验结果

4.4 各种随机跳频情况下的实时一维距离成像算法

4.5 本章小结

结 论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致 谢

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摘要

为了提升合成宽带成像制导雷达在超/高超声速应用情况下的目标探测能力、低截获能力以及抗干扰能力,高重频随机跳频合成宽带波形已经开始应用。相对于常规的步进频率合成宽带体制,随机跳频合成宽带体制雷达回波中的距离-多普勒耦合效应更加复杂,并且回波相位与目标距离、速度的关系是随机的、非线性的。在这种情况下,不管是距离方向的脉冲压缩处理还是速度/多普勒频率方向的波束锐化处理,都难以采用常规的离散傅里叶逆变换(IDFT)方法或快速傅里叶逆变换(IFFT)快速算法实现,并且常规在距离、多普勒两个方向上进行分维处理的方法也难以应用。因此,超/高超声速应用背景下高重频随机跳频合成宽带体制雷达的高质量成像方法及其快速算法实现是需要解决的重要问题。  针对高质量成像问题,本文对单频及线性调频两种合成宽带体制,重新推导了在高重频随机跳频背景下目标回波和杂波信号的仿真模型,并用该仿真模型理论分析了回波中存在的特殊距离-多普勒耦合效应以及该特殊效应对成像结果的影响。为了解决该特殊效应,本文提出了基于广义二维匹配滤波以及多普勒前置处理的成像方法,该方法将多普勒波束锐化处理前置到每帧的脉冲压缩过程中,可以有效抑制高重频随机跳频合成宽带情况下的特殊距离-多普勒耦合效应。另外,针对随机跳频合成宽带成像存在的旁瓣效应,本文设计了有效的二维窗函数来抑制旁瓣效应、改善成像质量。  针对上述成像算法的快速实现问题,本文对几种不同的随机跳频方式,结合数据获取流程,采用流水线并行处理方式等对原有的成像算法进行了优化。理论分析及仿真结果表明,经优化后的成像算法与广义二维匹配滤波方法具有相同的成像质量,但运算处理量大大降低,能够更好地满足实时成像需求。本文为超/高超声速应用情况下高重频随机跳频合成宽带体制雷达的高质量快速成像提供了一条可行的技术途径。

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