Μελέτη μεθόδων μη παραμετρικής φασματικής ανάλυσης για την απεικόνιση εναέριων στόχων με την χρήση παντάρ αντίστροφης συνθετικής απεικόνισης

Abstract

Αντικείμενο της διατριβής αποτελεί η μελέτη της απεικονιστικής τεχνικής του ραντάρ αντίστροφης συνθετικής απεικόνισης (Inverse Synthetic Aperture Radar – ISAR) με την χρήση μεθόδων μη παραμετρικής φασματικής ανάλυσης. Οι μέθοδοι που εξετάζονται είναι οι μέθοδοι μη παραμετρικής φασματικής ανάλυσης CAPON και APES, ο αλγόριθμος εκτίμησης φασματικών γραμμών C&A, η νέα μέθοδος μη παραμετρικής φασματικής ανάλυσης PAPES και ο νέος αλγόριθμος εκτίμησης φασματικών γραμμών CPAPES. Επιπλέον προτείνεται και γίνεται μελέτη ενός αλγόριθμου ταχείας υλοποίησης της μεθόδου PAPES. Η απόδοση των προτεινόμενων τεχνικών μελετάται εκτενώς στο πλαίσιο πολύπλοκων προσομοιώσεων με την χρήση 1-D συνθετικών δεδομένων και συγκρίνεται με την απόδοση των υφιστάμενων. Τέλος γίνεται μελέτη της εφαρμογής της μεθόδου PAPES στην απεικόνιση ISAR εναέριων στόχων με την χρήση συνθετικών και πραγματικών 2-D δεδομένων radar και συγκρίνεται η απόδοση της εφαρμογής αυτής με την αντίστοιχη των μεθόδων CAPON και APES. Οι μελέτες αυτές δείχνουν ότι η μέθοδος PAPES παρουσιάζει συγκεκριμένα πλεονεκτήματα απόδοσης σε σχέση με τις υφιστάμενες μεθόδους CAPON και APES και ότι ο αλγόριθμος CPAPES παρουσίαζει επίσης συγκεκριμένα πλεονεκτήματα απόδοσης σε σχέση με τον υφιστάμενο αλγόριθμο C&A.

A comparative study of the use of certain non parametric spectral analysis methods for the Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR) imaging of air targets is presented. The methods under study are the non parametric spectral analysis methods CAPON and APES (Amplitude and Phase Estimation of a Sinusoid), the C&A complex spectral lines' estimation algorithm, the recently introduced non parametric spectral analysis method PAPES (Parameterized APES) and the recently introduced spectral lines' estimation algorithm CPAPES. Additionally a study of the performance of the recently introduced efficient implementation of the PAPES method is presented. Extensive numerical simulations were performed using synthetic 1-D data to thoroughly investigate the performance of the recently introduced PAPES method and CPAPES algorithm and to compare it to that of the existing CAPON and APES methods and to that of the existing C&A algorithm. Finally a study is performed for the use of the PAPES method for the ISAR imaging of air targets with the use of synthetic and real 2-D radar data and a corresponding comparison of its performance to that of the CAPON and PAPES method is presented. These studies showed that the PAPES method appears to outperform the CAPON and APES methods in specific performance areas and the CPAPES algorithm appears to outperform the C&A algorithm.