Spectral analysis and signal modeling for inverse synthetic aperture radar and parameter estimation applications

This dissertation focuses on the study of inverse synthetic aperture radar systems, the one-dimensional and two-dimensional modeling of the backscattered ISAR signal and the comparison of various radar target imaging algorithms. Special attention is paid to parametric spectral analysis techniques, for both target imaging and parameter estimation of radar signal model. The most significant novelty of this thesis is the proposed analytical ISAR return signal model and its simulation methodology for two-dimensional synthetic radar data generation. In comparison to relevant bibliography the present thesis’s model includes the precise mathematical analysis of the two-dimensional ISAR problem and can be considered as the ideal variant of more complex models, such as the two-dimensional model that is based on the geometrical theory of diffraction (GTD), which is analyzed in the last chapter.Αντικείμενο της διατριβής αποτελεί η μελέτη των συστημάτων ραντάρ αντίστροφου συνθετικού ανοίγματος, η μονοδιάστατη και διδιάστατη μοντελοποίηση του επιστρέφοντος σήματος ISAR και η σύγκριση διαφόρων αλγορίθμων απεικόνισης στόχων ραντάρ. Ιδιαίτερη σημασία δίνεται στις παραμετρικές τεχνικές φασματικής ανάλυσης, τόσο για προβλήματα απεικόνισης στόχου όσο και για προβλήματα εκτίμησης παραμέτρων του σήματος ραντάρ. Η σπουδαιότερη καινοτομία της διατριβής αυτής είναι το προτεινόμενο αναλυτικό μοντέλο επιστρέφοντος σήματος ISAR και η μεθοδολογία προσομοίωσής του για την παραγωγή διδιάστατων συνθετικών δεδομένων ραντάρ. Συγκριτικά με αντίστοιχες δημοσιευμένες εργασίες, το μοντέλο της παρούσας διατριβής περιλαμβάνει την ακριβή μαθηματική ανάλυση του διδιάστατου προβλήματος ISAR και μπορεί να θεωρηθεί η ιδανική εκδοχή πιο σύνθετων μοντέλων, όπως το διδιάστατο μοντέλο που βασίζεται στη γεωμετρική θεωρία της περίθλασης, το οποίο αναλύεται στο τελευταίο κεφάλαιο