分布式阵列雷达成像技术研究

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分布式阵列雷达是一种将众多空间分布的雷达阵元组成阵列,并实现相参工作的新的雷达体制。本文研究涵盖的分布式阵列雷达成像技术主要是指利用地面布设的分布式阵列对空间运动目标成像。与传统逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像利用目标相对雷达的运动形成合成孔径进而对目标进行成像的原理不同,分布式阵列雷达采用以空间分集代替时间分集的思想,利用多个雷达同时从不同角度对目标进行观测,获得多个观测角度的空间谱观测采样,进而实现对目标成像。由于不需要利用不同时刻的回波进行相干积累,分布式阵列雷达对空间运动目标可以实现单次快拍成像,这样就避免了在成像处理过程中进行运动补偿尤其是对机动目标的复杂的运动补偿。此外,利用地面布设的二维分布式阵列,可以形成对目标的立体观测,从而获得空间谱的立体采样,最终可以获得对目标的三维成像。同时,分布式阵列雷达成像也面临一些问题,主要包括阵列空间误差的校正、寻找合适的成像算法、阵列构型的优化。针对这些问题,本文在第二章中介绍了从空间谱理论出发的空间运动目标的雷达成像原理,建立了分布式阵列雷达成像的二维和三维模型;在第三章中引入了基于滤波逆投影的分布式阵列雷达成像算法并改进为快速算法,使得成像处理速度与分布式阵列单次快拍成像的能力更相匹配,第三章还建立了阵列空间误差模型并讨论了误差校正方法和改进的校正方法,经改进的方法可以较好地提高图像局部聚焦质量;在第四章中首先讨论了分布式阵列雷达的阵列构型优化,引入了两种简单的稀疏阵列模型和基于遗传算法(Gentic Algorithm,GA)的阵列优化方法,基于GA的优化方法可以实现对阵列的稀疏和对旁瓣的压制,随后讨论了基于信号稀疏表示的分布式阵列雷达超分辨成像;第五章是对全文工作的总结和对未来研究工作的展望。
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