自旋式飞行平台三维SAR成像测高研究

发布时间：2017-06-03 23:16

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【摘要】：自旋式飞行平台是一种高速、高机动、沿直线飞行的同时伴随着自旋运动的运动平台,在制导、跟踪等领域有广泛的应用。由于其搭载的雷达的波束指向修正困难,不仅平台对地高度不能精确测量,更使得传统的SAR成像技术不能将其作为成像平台。本文通过研究自旋式飞行平台的三维SAR成像新模型,将测高与三维SAR成像相结合,提出了一种基于三维SAR成像的测高方法,并开发了基于该测高方法的软件系统。主要内容为:1.介绍了单激励发射模式的阵列三维SAR成像系统和传统的飞行器测高方法。简述了三维SAR成像系统的回波信号模型及其三个维度的分辨率,分析了该模式适用的成像算法。介绍了三种传统的飞行器测高方法的工作原理和其主要应用场合。2.研究了自旋式飞行平台三维SAR成像模型。通过分析自旋式飞行平台天线相位中心运动轨迹的特点,将具有三维空间分布的半螺旋线的天线运动轨迹等效为面阵天线。基于等效面阵,利用模糊函数理论,从理论上证明模型的成像可行性,并分析了成像误差来源和误差对成像性能的影响。通过仿真结果,验证了该模型的成像可行性。3.提出基于三维SAR成像的自旋式飞行平台测高新方法,将飞行器测高问题转化为成像问题。通过三维SAR成像技术获取飞行平台星下点高度,再结合IMU提供的平台海拔高度,可测量出飞行平台的对地高度。然后从成像角度分析了影响测高精度的因素。通过仿真实验,验证了该测高方法的有效性。4.分析了随机噪声和频域分段失真对基于三维SAR成像的测高新模型测高性能的影响,通过仿真实验验证了随机噪声干扰对该模型的测高精度影响不大,而以分段干扰为代表的转发式干扰对高模型测高精度影响较大。5.开发了基于三维SAR成像的测高的软件系统。通过对用户需求的分析,将软件划分为多个子模块。基于各模块的功能需求,详细分析了GPU、matlab和VRML联合编程的的设计方案。在比较多种联合编程设计方案的优缺点后,最终设计出了满足所有的用户需求的测高软件,兼具matlab图形处理功能强大、GPU并行化处理速度快、VRML能使观察者与场景动态交互等优点。
【关键词】：自旋式飞行平台 SAR成像 测高 频域失真 软件开发
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究工作的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究概况及动态11-17
• 1.2.1 三维SAR成像国外研究概况及动态11-14
• 1.2.2 飞行器测高国外研究概况及动态14-17
• 1.3 本论文的结构安排17-18
• 第二章 三维SAR成像及测高系统基本理论18-30
• 2.1 引言18-19
• 2.2 单激励阵列三维SAR成像系统19-22
• 2.2.1 回波模型19-21
• 2.2.2 成像分辨率21-22
• 2.3 单激励三维SAR成像方法22-24
• 2.4 传统飞行器测高方法24-29
• 2.4.1 气压测高原理25-26
• 2.4.2 激光测高原理26-27
• 2.4.3 雷达测高原理27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 自旋式飞行平台三维SAR成像模型研究30-47
• 3.1 引言30
• 3.2 天线相位中心轨迹分析30-33
• 3.3 三维成像可行性分析33-35
• 3.4 成像误差分析35-38
• 3.4.1 模糊函数对成像精度影响36
• 3.4.2 进动和章动对成像的影响36-38
• 3.5 流结构BP算法38-39
• 3.6 仿真结果39-46
• 3.6.1 三维成像仿真及性能分析40-43
• 3.6.2 成像误差分析43-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第四章 基于三维SAR成像的测高方法及失真性能分析47-64
• 4.1 引言47-48
• 4.2 基于三维SAR成像的自旋式飞行平台测高方法48-54
• 4.2.1 测高方法48-50
• 4.2.2 测高精度分析50
• 4.2.3 仿真结果50-54
• 4.3 测高方法失真分析54-63
• 4.3.1 随机噪声失真54
• 4.3.2 频域分段失真54-58
• 4.3.3 仿真实验58-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 自旋式飞行平台测高系统软件开发64-76
• 5.1 软件设计准则64-66
• 5.2 需求分析和模块划分66-67
• 5.3 软件总体设计67-70
• 5.4 详细设计70-75
• 5.4.1 用户界面模块70-72
• 5.4.2 并行化计算模块72-73
• 5.4.3 动画演示模块73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间取得的成果82-83

【参考文献】

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1 许可,刘和光,姜景山;神舟4号雷达高度计在轨工作模式及实时数据处理[J];遥感技术与应用;2005年01期

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本文编号：419468