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近年来,基于高分辨率雷达成像进行目标识别的研究受到国内外的广泛关注。运用计算电磁方法进行高分辨电磁成像仿真是目标识别的关键环节,该技术能给目标识别提供全角度、多频段、多分辨率的数据源。本文对基于弹跳射线法(SBR)的快速成像技术进行了详细研究。
首先,论文简要介绍了电磁成像的基本原理和用于快速解决电大尺寸散射问题的高频近似方法--弹跳射线法。分析了运动补偿后得到的合成孔径与转台合成孔径的等效性,从而为实际得到的高分辨率逆合成孔径雷达(ISAR)像和仿真所得结果的可比拟提供了理论依据。同时,对弹跳射线法从信号模型、几何建模、射线追踪、幅值追踪和远场积分几个方面进行了介绍。
其次,从典型散射问题入手分析了三维目标的形状函数可以通过对远区散射场进行三维逆傅立叶变换得到。我们对二维情形做了详细讨论,分析了双站雷达散射数据和单站雷达散射数据在成像时的等效性,并给出了成像结果。推导了基于SBR的二维ISAR快速成像公式。针对现有文献成像公式只适用于电磁波入射方向为-z方向、成像平面为x-z平面的局限性,推导了基于SBR的适用于任意电磁波入射角度和任意成像平面下二维ISAR像的快速生成公式,并给出仿真结果。在详细分析二维ISAR成像的基础上,我们研究了基于SBR的三维快速成像公式,并给出仿真结果。与传统方法相比,上述ISAR成像方法的成像速度大大提高。
总之,基于SBR的快速成像技术对于任意角度、任意成像平面下的电磁成像仿真只需要一次射线追踪,大大提高了计算效率。该技术可以应用于目标识别、隐身设计等方面。