从方程描述、方程求解和方程解析解三个层面, 对雷达成像和衍射层析的内在联系进行了系统性梳理.首先, 介绍了描述成像问题的电磁散射方程, 发现描述雷达的方程是二维的面积分方程, 而描述衍射层析的方程是三维的体积分方程.指出成像对象不同是导致方程不同的根源, 并利用等效原理建立了两种成像间的联系.其次, 指出两种成像的相同点是, 对非线性的电磁散射方程的线性化近似求解.最后, 指出两种成像的回波信号(在空间谱域)和成像目标(在空间域)均构成一组傅里叶变换对.给出了两种成像的解析解的统一数学模型, 即成像结果可表示为观测点(散射系数或散射势)卷积点扩展函数(PSF)的形式.通过PSF对两者的成像性能进行了比较.

针对目标影响区域重叠时的图像目标检测前跟踪问题, 推导了基于多伯努利滤波器的多目标联合检测与跟踪算法.在分析多个目标叠加条件下观测似然函数的基础上, 利用预测得到的目标状态对观测似然函数进行估计, 从而消除目标叠加对观测更新带来的影响.该方法在目标预测与跟踪阶段皆保持了目标状态的多伯努利分布特性, 是较为严格意义上的多伯努利多目标滤波器, 可应用于一般图像观测条件下(目标重叠或非重叠)的目标检测前跟踪.给出了该算法的实现步骤, 并通过加标签的方法, 更准确地实现目标轨迹提取和虚假目标剔除, 最后通过计算机仿真实验验证了所提算法的有效性.

全息雷达成像系统具有电离辐射小、穿透衣服等优点, 在人体安检等领域具有广泛的应用前景.然而, 现有系统尚存在多运动目标补偿及快速成像能力不足的问题, 限制了其在火车站等人流量大的场景中的应用.本文提出了一种基于距离多普勒概念的全息雷达成像方法, 其优点是成像速度快、运动补偿方便, 具有多运动目标快速成像的潜力.该方法利用了信号在时间采样和空间采样上的对称性, 将合成孔径雷达成像中常用的距离多普勒算法引入全息雷达成像.本文对距离多普勒全息雷达成像算法进行了推导, 通过仿真及试验, 验证了该成像方法具有多目标运动补偿及快速成像的能力.