基于散射模型的SAR成像算法研究

发布时间：2017-10-10 08:49

  本文关键词：基于散射模型的SAR成像算法研究

  更多相关文章： 合成孔径雷达 成像算法 散射模型 动目标成像 海面

【摘要】：基于电磁散射模型的目标合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像算法及仿真,可以有效弥补SAR系统因受各种条件制约而无法获得测量结果的缺陷,同时可以为图像理解和目标分类识别提供有效的方法和丰富的图像源。SAR图像仿真中的电磁散射机理和模型研究,可以更好地理解电磁波与目标的相互作用,促进目标散射特征提取方法的研究。论文在SAR成像基本原理的基础上,着重研究了三种典型的SAR成像算法:距离多普勒(Range-Doppler,RD)算法,线频调变标(Chirp Scaling,CS)算法、后向投影(Back Projection,BP)算法,并完成了正侧视及斜视情况下静止目标和运动目标的SAR图像仿真,初步研究了动态海面SAR成像。主要包括以下工作:1.基于合成孔径雷达成像的基本原理,详细讨论了高分辨SAR成像原理以及成像平面的选取问题。研究了三种典型的SAR成像算法:RD算法,CS算法、BP算法,并根据它们对距离徙动不同的校正方式,分别在正侧视及斜视情况进行了点目标的SAR成像仿真,并对不同的成像算法进行了对比分析。2.从目标的电磁散射特性出发,详细研究了基于散射模型的SAR成像机理。利用物理光学的Gordon面元法计算了目标的雷达散射截面,结合CS算法分别仿真了简单目标和复杂目标的SAR图像,验证了成像算法的有效性。结合图像预处理方法,对论文的部分结果采用加窗滤波的方法消除了SAR图像的相干斑噪声,使图像更易于识别。3.由于目标运动会使SAR成像结果偏移散焦,因此就不能采用静止目标成像的方法来处理动目标,动目标成像的关键在于多普勒参数的计算。论文详细分析了动目标的回波信号特性,讨论了运动参量对雷达方位向多普勒信息的影响,进而分析了不同运动参量对SAR成像的影响。基于动目标SAR成像的方法,分别对具有不同运动速度和运动加速度的点目标及复杂目标进行SAR成像仿真。仿真结果验证了动目标SAR成像算法的有效性。结合海面运动状态复杂多变的特点,论文初步探究了海面SAR成像,并讨论了时间积累长度对海面成像效果的影响。
【关键词】：合成孔径雷达 成像算法 散射模型 动目标成像 海面
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 符号对照表13-15
• 缩略语对照表15-18
• 第一章 绪论18-24
• 1.1 合成孔径雷达成像简介18-20
• 1.1.1 SAR成像及其发展历史18-19
• 1.1.2 SAR成像的发展趋势19-20
• 1.2 动目标SAR成像模拟研究的背景和意义20-21
• 1.3 论文的主要内容21-24
• 第二章 合成孔径雷达成像的基本原理24-32
• 2.1 雷达成像模型24-26
• 2.1.1 SAR空间几何模型24-25
• 2.1.2 SAR回波信号模型25-26
• 2.2 合成孔径雷达高分辨率原理26-29
• 2.2.1 脉冲压缩与距离向分辨率26-27
• 2.2.2 合成孔径与方位向分辨率27-29
• 2.3 雷达成像平面的选取29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 合成孔径雷达成像算法及其仿真32-46
• 3.1 距离徙动理论32-35
• 3.2 距离多普勒(RD)算法及其仿真35-38
• 3.2.1 正侧视RD算法35-37
• 3.2.2 斜视RD算法37-38
• 3.3 Chirp Scaling算法及其仿真38-42
• 3.3.1 线性Chirp Scaling算法38-41
• 3.3.2 非线性Chirp Scaling算法41-42
• 3.4 后向投影(BP)算法及其仿真42-44
• 3.5 成像算法的比较44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 静止目标的SAR图像仿真46-62
• 4.1 目标的电磁散射模型46-50
• 4.1.1 多散射中心理论46
• 4.1.2 高频计算方法46-47
• 4.1.3 物理光学法47-48
• 4.1.4 物理光学法的面元形式48-50
• 4.2 基于目标电磁散射特性的SAR图像仿真50-56
• 4.2.1 流程分析50-51
• 4.2.2 仿真结果与分析51-56
• 4.3 去相干斑基础与SAR图像滤波56-59
• 4.3.1 相干斑产生机理56
• 4.3.2 经典去相干斑方法56-59
• 4.4 本章小结59-62
• 第五章 动目标成像仿真62-78
• 5.1 动目标回波分析62-64
• 5.2 目标运动对SAR图像产生的影响64-67
• 5.2.1 距离向速度对成像的影响64-65
• 5.2.2 方位向速度对成像的影响65-67
• 5.3 不同速度动目标成像仿真67-70
• 5.4 包含加速度的动目标成像仿真70-72
• 5.5 基于动目标成像算法的动态海面成像72-77
• 5.5.1 海面的流体力学模型72-75
• 5.5.2 海面SAR成像模拟75-77
• 5.6 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 论文总结78
• 6.2 论文展望78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 作者简介86-87

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本文编号：1005444