基于稀疏阵列天线的雷达成像技术研究

• 作 者: 侯颖妮
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

阵列天线作为一种信号获取设备在雷达、声纳和通信等领域占有重要的地位,将阵列天线应用到雷达成像系统中,可以解决实际应用中的诸多问题。其中稀疏阵列在降低实际系统复杂度方面具有一定的优势,本文深入系统地研究了基于稀疏阵列天线的雷达成像技术及应用问题。本文的主要研究工作如下:　　
1.以平流层飞艇雷达为平台,为了降低实孔径雷达系统的体积和重量,研究了稀疏阵列雷达对静止目标成像问题。基于多发多收的波束可扫描子阵结构,提出了稀疏阵列时分多相位中心孔径综合成像方法,利用稀疏阵列可获得和满阵天线相同的相位中心,避免了稀疏阵旁瓣较高的问题；并将曲线拟合和自聚焦处理相结合,解决了存在阵列形变误差时的精确成像问题。　　
2.针对稀疏阵列艇载雷达运动目标的成像问题,提出了基于稀疏阵列和压缩感知理论的运动目标成像方法,采用多发多收的多频正交信号,利用传统的MTI处理进行杂波抑制,根据稀疏阵列构型和脉冲压缩后信号的形式构造基矩阵,结合压缩感知理论对目标进行重建,并对各频率信号获得的图像进行相参叠加,提高了图像距离分辨率。　　
3.为了降低机载下视三维成像雷达系统的复杂度,研究了稀疏阵列天线在机载下视三维成像雷达中的应用问题。在交轨稀疏阵列优化和时分孔径综合的基础上,分析了载机运动对时分孔径综合的影响,提出了相应的运动补偿方法,使孔径综合后的数据等效于由运动平台上的交轨均匀线列阵接收的数据,满足下视三维成像的要求。　　
4.由于稀疏阵列时分工作方式不能在同一时刻获得等效满阵的相位中心,在运动目标成像应用中存在一定的限制,将正交相位编码信号引入稀疏阵列雷达系统中,使阵列采用正交编码信号实现多发多收,可以解决此问题。针对机载雷达和艇载雷达应用平台,提出了基于稀疏阵列和码分正交信号的运动目标探测和成像方法,并兼顾了对静止目标的成像要求。　　
5.开展了稀疏阵列天线暗室成像试验,分析了试验系统中存在的阵列误差,并对其进行了校正,通过试验数据处理,验证了稀疏阵列孔径综合方法以及基于压缩感知理论成像算法的正确性和有效性。