逆合成孔径激光雷达微多普勒效应分析与特征提取方法

本文主要探讨了逆合成孔径成像激光雷达（Inverse Synthetic Aperture Imaging Ladar, ISAIL）中的目标微多普勒效应。微多普勒效应是由于目标在激光照射下产生微小的运动导致的回波频率变化，这对于雷达系统的性能和目标识别至关重要。ISAIL作为一种高分辨率的雷达技术，其工作原理涉及到激光信号的高载频和大带宽特性，这些特性在目标微动情况下对距离像产生显著影响。 在研究中，作者首先分析了这些高载频和大带宽激光信号如何影响目标的一维距离像，揭示了微动目标在不同频率成分下的信号变化模式。这一步骤对于理解雷达如何感知和解析微小的运动信息至关重要。接着，作者构建了微多普勒特征参数方程，探讨了快时间（即信号的瞬时变化）对微多普勒效应的影响，这有助于优化信号处理和数据处理算法。 针对ISAIL系统的特殊性，论文提出了一种结合二值数学形态学腐蚀膨胀运算和推广霍夫变换（Generalized Hough Transform, GHT）的目标微多普勒特征提取方法。这种方法利用腐蚀和膨胀操作来滤除噪声并保留有用的信息，而GHT则可以有效地寻找和识别微多普勒效应引起的特定形状或模式。这种方法对于区分静态和动态目标，以及区分不同速度和加速度的微动目标具有重要意义。 通过仿真实验，作者验证了文中提出的微多普勒效应理论分析和特征提取算法的准确性和有效性。实验结果表明，ISAIL雷达能够有效地捕捉厘米或毫米级别的微动信息，这对于军事、气象、交通监控等领域，尤其是在低速目标监测和高精度测量任务中，具有显著的优势。 这篇研究论文深入探讨了逆合成孔径成像激光雷达中的微多普勒效应，并提出了一种创新的特征提取方法，为提高ISAIL系统的性能和目标识别能力提供了理论支持和技术路径。这一研究成果对于提升雷达技术在复杂环境中的应用潜力具有重要的实际价值。