毫米波末制导雷达DBS成像技术研究

论文摘要

反舰导弹历经四代发展,已经成为攻击敌方军舰的主战武器。雷达末制导是反舰导弹广泛采用的末制导方式。如何快速获取舰船目标的雷达图像一直是制约反舰导弹末制导雷达探测识别性能的难题。本文围绕毫米波末制导雷达成像技术,深入研究了反舰导弹末制导阶段的多普勒波束锐化(DBS)参数设计、多普勒参数估计及DBS成像算法,论文的研究内容如下所示:在第一章中,介绍了反舰导弹在近半个世纪的世界局部战争中的重要性,并详细论述了反舰导弹末制导雷达技术,然后引出DBS的概念。接下来对DBS成像算法和多普勒参数估计的研究现状进行了概括。最后介绍了本文的主要工作。第二章围绕DBS技术应用在反舰导弹末制导雷达中的参数设计问题展开研究。首先,介绍了DBS的工作原理,并总结了反舰导弹末制导阶段的典型弹道。然后,针对反舰导弹末制导雷达DBS成像的特点,详细研究了斜距平面和地距平面内的距离分辨率和方位分辨率、波束扫描速度和脉冲重复频率的参数设计问题,并给出了设计流程与设计实例。第三章研究了末制导雷达多普勒参数估计技术。首先,采用相关函数法估计基带多普勒中心频率。其次,针对末制导雷达大斜视DBS成像时存在多普勒中心模糊的问题,基于大斜视角条件下距离徙动的近似线性特征,提出采用基于Radon变换的方法对多普勒中心模糊数进行估计,并与能量重心法进行了对比分析。再次,研究了多普勒调频率的直接解算方法。仿真验证了上述方法的可行性。第四章研究了末制导雷达DBS成像技术。首先,考虑到末制导雷达的实时成像需求,分析了基于解调的方位快速合成算法——频谱分析算法,对其在大斜视DBS成像中的适用性进行了深入研究。其次,针对大斜视DBS成像的方位分辨力空变性问题,在脉冲重复频率不变约束下采用预滤波与频域插值实现了锐化比恒定,并在此基础上提出了方位分辨力空变性校正方法。再次,针对末制导雷达大范围扫描DBS成像问题,研究了子图像几何校正和拼接技术。最终,对大斜视角、大范围扫描DBS成像进行全流程仿真,验证了上述技术的可行性。在结束语中,归纳了论文的研究内容,对研究成果进行了归纳,并展望了需要完善的内容。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 反舰导弹中的DBS 技术
• 1.2.2 DBS 成像技术
• 1.2.3 多普勒参数估计技术
• 1.3 本文所做的主要工作
• 第二章 末制导雷达DBS 成像参数设计
• 2.1 引言
• 2.2 DBS 工作原理
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 锐化比分析
• 2.2.3 DBS 成像处理流程
• 2.3 末制导阶段反舰导弹弹道特性分析
• 2.3.1 巡航式
• 2.3.2 弹道式
• 2.4 末制导阶段DBS 成像参数设计
• 2.4.1 分辨率
• 2.4.2 扫描速度
• 2.4.3 脉冲重复频率
• 2.4.4 设计举例
• 2.5 本章小结
• 第三章 DBS 多普勒参数估计算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 回波信号模型
• 3.3 基带多普勒中心估计
• 3.4 基于Radon 变换的解多普勒中心模糊
• 3.4.1 Radon 变换的数学原理
• 3.4.2 Radon 变换解多普勒模糊的原理
• 3.4.3 Radon 变换解多普勒模糊的处理流程
• 3.4.4 仿真实验
• 3.5 基于能量重心的解多普勒中心模糊
• 3.5.1 能量重心法解多普勒中心模糊的原理
• 3.5.2 能量重心法解多普勒中心模糊的处理流程
• 3.5.3 仿真实验
• 3.6 多普勒调频率估计
• 3.6.1 多普勒调频率估计方法
• 3.6.2 仿真实验
• 3.7 本章小结
• 第四章 末制导雷达DBS 成像算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于SPECAN 的DBS 快速成像
• 4.2.1 SPECAN 简介
• 4.2.2 距离向脉冲压缩
• 4.2.3 距离徙动校正
• 4.2.4 方位向Deramp 处理
• 4.2.5 仿真实验
• 4.3 方位分辨率空变性校正
• 4.3.1 不同方位的方位分辨力空变性校正
• 4.3.2 不同斜距的方位分辨力空变性校正
• 4.4 子图几何校正及拼接
• 4.4.1 子图几何校正
• 4.4.2 子图拼接
• 4.4.3 仿真实验
• 4.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果