Συστήματα ραντάρ τύπου αντίστροφου συνθετικού ανοίγματος (ISAR): μέθοδοι βελτιστοποίησης εικόνας ISAR

Abstract

This dissertation focuses on the study of inverse synthetic aperture radar systems (ISAR) and, in particular, the development of innovative algorithms for ISAR imaging of radar targets. The most important innovations of this thesis are : first, a fully automatic autofocusing algorithm for post-processing ISAR imaging based on image entropy minimization and, second, the fine range alignment method for slant range rotational compensation with application to ISAR imaging. In the present study compared with corresponding published works, the proposed autofocusing algorithm of ISAR imaging is heuristic based on CPI split with a number of stages, while the method of range alignment based on super-resolution decimative spectrum estimation technique uses the fractional range bin correction technique per scatterer instead of classical range alignment methods. The validity and efficiency of the methods which are developed in this thesis include precise mathematical analysis and simulation results with synthetic ISAR data under realistic scenarios for both uniform and nonuniform rotational motion.

Αντικείμενο της διατριβής αποτελεί η μελέτη των συστημάτων ραντάρ αντίστροφου συνθετικού ανοίγματος (ISAR, Inverse Synthetic Aperture Radar), καθώς και η ανάπτυξη καινοτόμων αλγορίθμων απεικόνισης στόχων ραντάρ. Η σπουδαιότερη καινοτομία της διατριβής αυτής είναι ο προτεινόμενος πλήρης αυτοματοποιημένος αλγόριθμος αυτοεστίασης για την μετεπεξεργασμένη εικόνα του ραντάρ αντίστροφου συνθετικού ανοίγματος (ISAR) που βασίζεται στην ελαχιστοποίηση της εντροπίας, καθώς και η μέθοδος που αφορά την ακριβή ευθυγράμμιση της απόστασης για την αντιστάθμιση της περιστροφικής κίνησης στην οριζόντια διεύθυνση με εφαρμογή στο ραντάρ ISAR (τρίτο και τέταρτο κεφάλαιο). Στην παρούσα έρευνα συγκριτικά με αντίστοιχες δημοσιευμένες εργασίες, ο μεν προτεινόμενος αλγόριθμος για την αυτοεστίαση της εικόνας ISAR είναι ευριστικός και βασίζεται στον διαχωρισμό του συμφασικού διαστήματος επεξεργασίας (CPI) σε βαθμίδες, η δε μέθοδος της ευθυγράμμισης της απόστασης που βασίζεται στην τεχνική της υπεραναλυμένης φασματικής εκτίμησης με υποδιπλασιασμό (Super-resolution DESED-decimative Spectrum Estimation) χρησιμοποιεί έναντι των κλασικών μεθόδων ευθυγράμμισης της απόστασης, την τεχνική της κλασματικής διόρθωσης του κελιού απόστασης (fractional range bin correction) ανά σκεδαστή. Για την εγκυρότητα και αποδοτικότητα των μεθόδων που αναπτύσσονται στην παρούσα διατριβή περιλαμβάνονται ακριβείς μαθηματικές αναλύσεις καθώς και τα αποτελέσματα προσομοίωσης με συνθετικά δεδομένα ISAR κάτω από ρεαλιστικά σενάρια για την ομοιόμορφη και μη ομοιόμορφη περιστροφική κίνηση.