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远距离机动小目标/隐身目标逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像在国防空间目标监视领域具有重要作用。在对空间快速机动小目标/隐身目标进行ISAR成像过程中,由于空间目标尺寸小/隐身特性且目标与雷达的作用距离远,导致接收的回波信号具有信噪比(SNR)低和方位多普勒频率时变等问题;使得传统的基于傅里叶变换的距离-多普勒(RD)成像算法获得的ISAR图像出现散焦和拖尾,难以识别。因此,如何在低信噪比下实现对机动目标成像已成为近年来国内外研究的热点和难点问题。而且,由于机动目标的双面体和三面体构件或目标复杂运动导致散射点存在越距离单元走动,导致的回波信号幅度具有时变特性,给ISAR成像算法设计带来进一步的挑战。本文围绕上述存在的问题展开研究,主要的研究内容和创新点如下:(1)由于传统的时频分析方法存在交叉项抑制与时频高分辨率相互制约的问题,导致基于时频分析的机动目标ISAR成像算法难以获得清晰高分辨的ISAR图像。本文提出了一种基于同步挤压变换(Synchrosqueezing transformation,SST)的机动目标高分辨ISAR成像方法。首先把平动补偿后的距离门回波信号建模为多成分多项式相位信号(Polynomial phase signal,PPS),然后利用SST对多成分PPS进行时频分析,得到的回波信号时频分布具有高的时频聚集性且不带来任何交叉项,且沿某一方位时刻取切片即可得到机动目标的高分辨ISAR图像。最后,计算机仿真和实测数据验证了提出算法的有效性。(2)针对已有的参数估计方法在低信噪比下无法实现对多成分PPS信号参数的准确估计,本文通过挖掘同时利用PPS信号的幅度和相位信息,提出了一种相干积累的三次相位函数(CPF)来提高输出信噪比,及抑制交叉项和虚假伪峰;有效的解决了传统的参数估计方法在低信噪比情况下难以完成对多成分PPS信号的参数估计问题,并通过引入非均匀快速傅立叶变换(NUFFT)来降低算法计算复杂度。最后,给出一种机动目标的高分辨ISAR成像方法,计算机仿真结果验证了提出算法的有效性。(3)在机动目标存在双面体和三面体构件或复杂运动导致散射点存在越距离单元走动时,现有的恒定幅度QFM信号模型无法准确描述机动目标回波信号的幅度时变特性,本文采用更精确的回波信号模型多成分调幅—平方调频(AM-QFM)信号,即把平动补偿后各距离单元的回波信号建模为多成分幅度时变的QFM信号;并提出一种低信噪比下AM-QFM信号参数估计方法。相比于现有的基于恒定幅度模型ISAR成像算法,提出的方法能够得到聚焦良好的机动目标ISAR图像。最后,通过计算机仿真验证了提出方法的有效性。