基于导航数据的高分辨率SAR成像技术研究

发布时间：2020-01-28 18:08

【摘要】：基于导航数据的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术是高精度SAR成像的重要研究领域。其利用后向投影(Back Projection,BP)算法成像过程中精确计算像素点到天线相位中心(Antenna Phase Center,APC)的距离历史,通过惯性导航(Inertial Measurement Unit,IMU)数据补偿APC运动误差,在高精度SAR成像方面具有重要的研究价值。本文主要研究了IMU数据拟合技术、机载SAR的流结构BP成像算法以及对并行化编程实现的性能分析,最后通过实测数据处理得到了高精度SAR成像结果,主要内容包括:首先结合SAR BP成像处理需要,对导航IMU系统输出数据的坐标系转换、数据拟合计算等问题进行了研究。重点研究一种分段高阶多项式拟合方法的实现方式,并分析其与不同拟合算法的性能比较。最后通过实测IMU数据分析,证明了分段高阶多项式拟合算法能够成功应用到IMU导航数据处理,拟合后的数据较好的实现了运动误差补偿,得到了高精度SAR图像。然后研究了后向投影算法实现原理,并给出了BP算法实现流程;针对机载SAR BP算法的运算量庞大问题提出了一种流结构BP算法,采用滑动窗口模式对成像区域数据进行处理;研究了如何采用GPU编程平台并行化实现流结构BP算法,其中包含了内存管理、缓存结构设计和数据调度策略等方面;最后对流结构BP算法针对实测数据处理过程中的性能算法进行分析研究,研究不同处理模块的运行时间,并重点对其中耗时最大的BP内核模块的性能优化问题分析研究。最后研究了载机在飞行过程中的运动误差种类,以及不同类运动误差对SAR成像方面的影响,并通过实测数据的处理分析SAR回波强点的时频谱信息估计载频理论数值,并通过成像对比证明了参数估计的正确性。最后从实测某波段数据层面研究验证了高精度BP InSAR成像算法的去平地能力以及APC姿态误差在干涉成像过程中的影响。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
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本文编号：2574100