单脉冲三维成像试验研究

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1、第29卷第3期2010年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．29No．3Jun．2010单脉冲三维成像试验研究。黎海林1，丁磊2(1．北京跟踪与通信技术研究所-北京·100094；2．61541部队-北京·100094)摘要：介绍了单脉冲三维成像的概念和基本原理，结合实际雷达平台开展了跟踪目标试验，利用单脉冲三维成像算法对测量数据进行了处理，并给出了分析结论。关键词：单脉冲三维成像；逆合成孔径成像；运动补偿中图分类号：TN957．52文献标识码：A文章编号：1674—5620(20

2、10)03一0074一05ResearchonMonopulse3一DImagingTestsLIHai—linl，DINGLei2(1．Be的ingInstituteofTrackingandTelecommunicationsTechnology。Be幻ing100094IZ．PLAUnit61541，Be玎ing100094)Abstr值ct：Theconceptandprincipleofmonopulse3一Dimagingisintroduced．Targettrackingtestsareperformedwitharea

3、lradarandtheresultantdataisprocessedwithmonopulse3一Dimagingalgorithm．Analysisoftheresultisalsogiven．Keywor凼：Monopulse3一DImaging；InverseSyntheticApertureRadar；MotionCompensationO引言宽带测量雷达的二维逆合成孔径成像(ISAR)是依靠目标相对于雷达的姿态变化产生的多普勒效应进行横向高分辨成像，其横坐标为多普勒，不同的姿态变化可形成不同的多普勒分布，使得各时刻的成像平

4、面可能有较大区别，且横向实际尺寸很难精确标定[1]。为了获得与目标真实投影图像基本相同的雷达图像，可以采用单脉冲三维成像方法。单脉冲三维成像方法以三路宽带和、方位差、俯仰差信号为基础，以和通道的高分辨率距离像为基准，通过和差相位比较确定成像点相对于雷达跟踪点的方向，通过和差幅度比较来确定成像点偏离视线轴的角度，将散射点相对于跟踪点(视线轴)的位置绘制出来，从而获得目标的雷达三维图像，如图1所示。目标的三维高分辨图像对于目标的跟踪与识别具有一定的参考价值。一方面，通过分析三维图像，可以获得目标各个强散射点相对雷达视线的位置和信号幅度，并可

5、获得目标的大致轮廓，这对于分析目标结构具有一定的意义[2]。另一方面，取得目标的三维信息后，可以判断出雷达当前跟踪点在目标处1■L一．≯卧划风-r_一一一]r1『。．JlIJL和通道距离．JlJ。差通道规一1’llT．’由眶宣伤翻⋯—-雷达的信号道规一化信号合成的图像国1单脉冲三维成象示意图的位置，便于选取对目标的合适跟踪点，对于改善雷达的跟踪精度和稳定性有好处。这里结合某实际雷达平台，对单脉冲三维成像的原理和方法进行了试验验证，给出了试验结果和结论分析。1单脉冲三维成像原理这里以典型的振幅和差单脉冲体制为例进行说明，雷达接收系统采用A

6、GC环路实现差通道信号的归一化，角度的大小反映在和差通道回波信号的*收稿日期：2010一03一04；修回日期：2010—03—30第一作者简介：黎海棒(197z一)。男，高工，主要从事雷达工程总体研究工作。E-mail：ctS-lhl@sinB．com第3期黎海林，等：单脉冲三维成像试验研究幅度上，因此差通道的信号幅度代表了偏角的大小，而偏角的方向则由回波信号和差通道的比相结果来确定[引。一般来说，接收机幅度归一化后差通道输出信号为“(s)一K。￡／岛．5(1)式中K。为雷达半功率波束宽度归一化的角误差斜率，可以通过实际测试得到；e／吼

7、．。为半功率波束宽度归一化的偏轴角。目前，测量雷达主要采用数字鉴相技术获取和差信号的相位误差。接收机三通道中频信号通过相干正交检波，得到零中频正交信号，经过A／D采样送到信号处理器，相干正交检波器的原理框图如图2所示。图2正交相干检波提取角误差示意图㈨Q㈨三通道接收机中频输出信号均通过完全相同的相干检波通道，得到正交的零中频输出，和通道为＆坤==三c08亿+匹sin仇=三f+茁Q(2)差通道为盘批=△cos亿+必sin弛一4f+必o(3)和通道的输出幅相关系为三=以{+器(4)cos仇=三I／三(5)sin仇=三口／三(6)差通道输出幅

8、相关系为△=枥；+△＆(7)cos钆=△I／△(8)sin钆=厶口／△(9)数字比相中的余弦函数只用来计算到达角的方向，而与和差输出通道中输出的幅度无关。在系统不引入相位误差的条件下，九一起=o或7r，余弦