前提介绍

ISAR成像基本流程

ISAR成像转台模型与回波建模

转台模型

发射信号与回波信号分析

转台目标RD成像算法

转台目标RD成像的仿真实验与分析

结语

前提介绍

ISAR成像定标方法的研究具有重要意义，但是与之相关的学习资料以及仿真对于小白来说很难找或者很杂乱，本人作为小白之一在研究过程中苦不堪言，现在自己所要研究的定标内容已经完成，以后还学不学雷达也不一定，因为后面的路更难，现在打算把一些相关推导和仿真程序结果列出来，以供小白交流学习使用，希望能有点帮助。（PS：由于公式和符号的原因，采用图片形式说明）

逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR）能对空间运动目标进行成像，其相关技术在战略预警、目标分类和目标识别等方面广泛应用，在空间监视中发挥着重要的作用。在目标识别等应用方面上，作为输入的ISAR图像需要提供目标的形状信息和精确的尺寸信息。目标的形状信息可以由ISAR成像时获得的目标距离-多普勒投影图像直接获得，但是目标精确的尺寸信息则需要获得目标的距离及方位分辨率确定图像各单元的具体长度，并对目标进行定标处理获得目标的实际尺寸大小。因此本文研究ISAR成像技术和图像定标方法具有重要意义。

本章将对空间目标ISAR成像的基本原理和成像步骤进行了介绍，基于经典转台模型，对目标回波信号进行建模分析，并对转台目标的**距离-多普勒（RD）成像算法**进行了分析推导，通过仿真验证了成像算法的有效性。

ISAR成像基本流程

（PS：积累恒定差法又称多普勒中心跟踪法）

ISAR成像转台模型与回波建模

转台模型

发射信号与回波信号分析

%% 线性调频与脉冲压缩
clear,clc,close all
set(0,'defaultfigurecolor','w')
%% Chirp信号参数设置
Tr = 1e-6;%时宽
Br = 200e6;%带宽
Fs = 4*Br;%采样率
%% Chirp信号参数导出
Kr = Br/Tr;%调频率
N =  round( Tr / (1/Fs) );%采样点数
t = linspace( -Tr/2 , Tr/2 , N);%在[-Tp/2,Tp/2]选取采样点
%% Chirp信号生成
st = ( abs(t) < Tr/2 ) .* exp( 1j * pi * Kr * t.^2 );
f_chirp= Kr * t; %信号频率
phase_chirp = pi * Kr * t.^2;%信号相位
% 时域
figure,plot( t*1e6, real(st) ),xlabel('t /us'),ylabel('幅度'),title('Chirp信号实部');
figure,plot( t*1e6, imag(st) ),xlabel('t /us'),ylabel('幅度'),title('Chirp信号虚部');
figure,plot( t*1e6, f_chirp/1e6 ),xlabel('时间 /us'),ylabel('频率 /MHz');
figure,plot( t*1e6, phase_chirp ),xlabel('时间/us'),ylabel('相位 /rad');

转台目标RD成像算法

到这里就完成转台目标RD算法的全部推导了，接下来我们利用MATLAB对该算法进行仿真。

转台目标RD成像的仿真实验与分析

前面介绍了针对理想的**转台目标**的**RD成像算法**处理步骤，接下来将基于散射点模型进行仿真实验分析，探讨**距离压缩**效果和RD成像算法的有效性。

如图2-6 a)所示为模拟空间站目标的散射点模型，该模型由模拟的空间站四块大太阳能板以及实验核心舱组成。仿真无噪声环境下的实验，模拟成像仿真实验参数如表2-1所示。假设雷达发射信号为LFM信号，载波频率为10GHz，PRF为1000，脉冲宽度为30µs，带宽400MHz，设定转台目标等效转速0.048rad/s，距离向采集点数为600，积累脉冲数为500，目标共166个散射点。对散射点模型进行回波信号建模，然后选择单个回波脉冲信号（如图2-6 b）所示）使用**解线频调法**进行距离压缩，得到距离压缩结果如图2-6 c )所示。

可以发现距离压缩前的信号杂乱无序，而距离压缩后的信号在距离单元上变窄，图像能表达出来的目标细节更清晰，拥有更好的分辨能力。对目标仿真回波信号使用RD算法进行成像，如图2-7 a)所示为目标距离压缩后的一维距离像，图2-7 b)所示为目标二维成像结果。根据结果可以发现RD算法成像结果清晰准确，很好的恢复了散射点模型的形状等信息，散射点之间可以清晰分辨开来。一维距离像是目标散射点回波在雷达视线方向上的一维投影，根据一维距离像结果可以看到其在距离单元上的宽度和成像结果一致。

结语

到这里我们已经完成了RD算法的推导并成功通过仿真实验验证了该算法的有效性，后续文章将进一步介绍目标ISAR定标的其他步骤。

MATLAB仿真程序说明：实现了对散射点模型目标的回波建模和距离压缩以及RD算法成像。雷达方面的公开仿真程序极少，大多杂乱且无用，本程序包含个人付出，有用于参考和学习需要的请私聊。

ISAR成像定标方法研究专栏：

【ISAR成像定标方法（1）—转台目标的RD成像算法MATLAB仿真】

【ISAR成像定标方法（2）—平动目标ISAR成像的运动补偿方法MATLAB仿真】

【ISAR成像定标方法（3）—基于SGP4模型的空间目标定标方法MATLAB仿真】

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【ISAR成像定标方法（1）—转台目标的RD成像算法MATLAB仿真】

前提介绍

ISAR成像基本流程

ISAR成像转台模型与回波建模

转台模型

发射信号与回波信号分析

转台目标RD成像算法

转台目标RD成像的仿真实验与分析

结语

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