多发多收SAL高分辨率宽测绘带成像技术的研究

发布时间：2017-09-29 06:08

  本文关键词：多发多收SAL高分辨率宽测绘带成像技术的研究

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【摘要】：合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar,简称SAL)是合成孔径技术在光波波段的应用,它和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)具有非常好的优势互补特性。对大范围区域的对地观测,我们可以采用SAR技术进行整体普查,对于我们感兴趣的目标或可疑的目标,可以采用SAL技术进行更高分辨率的观测。并且,远距离测量上,采用SAL技术可以实现比SAR的分辨率提高至少一个数量级。作为目前高分辨率对地观测技术的必要补充手段,SAL成像技术已经成为雷达成像领域的一个崭新研究课题,受到国内外广泛的关注。当前国内外对于SAL技术的研究大都是基于单发单收SAL体制的。由于单发单收的SAL系统中方位向高分辨率和距离向宽测绘带互相制约,不能满足SAL应用对距离向测绘带宽的要求,因此对大测绘带SAL技术的研究是当前SAL研究领域中亟需解决的问题。然而,在单发单收SAL系统中,无论从参数设计角度还是从信号处理角度都无法提高SAL系统的测绘带宽。所以,对大测绘带SAL技术的研究首先要从SAL工作体制上着手,突破单发单收SAL体制中方位向高分辨率与距离向宽测绘带的限制。本文设计了方位向多发多收SAL体制,并基于该体制提出了多发多收SAL成像算法。方位向多发多收SAL体制工作在低PRF模式,优先保证获得距离向大测绘带,在方位向采用了多通道技术,利用虚拟孔径和真实孔径结合解决方位向的多普勒模糊问题,通过直接频谱拼接方法、自适应波束形成技术将多通道数据合成大带宽无模糊数据,实现高分辨率宽测绘带成像。本文主要涉及内容如下:首先介绍了SAL成像原理,简述了SAL系统的基本工作原理、数据录取、信号模型、回波数据处理和成像算法。然后,分析单发单收SAL距离向宽测绘带和方位向高分辨率之间的矛盾,详细阐述了多发多收SAL的工作体制,同时给出了该工作体制下的回波信号模型。并且,针对低脉冲重复频率条件下的多普勒模糊问题,提出了直接频谱拼接多发多收解多普勒模糊SAL成像算法和自适应波束形成技术解多普勒模糊SAL成像算法,完成频带合成与高分辨率宽测绘带成像。最后,通过三发三收SAL体制的仿真验证多发多收SAL工作体制的可行性。本论文的主要贡献和创新是:(1)分析了单发单收SAL体制距离向宽测绘带与方位向高分辨率的矛盾,设计了方位向多发多收SAL体制。(2)提出了基于多发多收SAL体制的直接频谱拼接多发多收解多普勒模糊SAL成像算法。(3)提出了基于多发多收SAL体制的自适应波束形成解多普勒模糊SAL成像算法。
【关键词】：合成孔径激光雷达 方位向高分辨率 距离向大测绘带 多发多收 多普勒模糊
【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;TN958.98
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符号对照表12-14
• 缩略语对照表14-17
• 第一章 绪论17-21
• 1.1 选题的缘由和意义17-18
• 1.2 国内外发展现状18-20
• 1.3 论文的结构安排20-21
• 第二章 SAL成像基本原理21-35
• 2.1 基本工作原理21-22
• 2.2 数据记录22-23
• 2.3 雷达回波信号23-26
• 2.3.1 回波信号模型23-24
• 2.3.2 外差接收24-26
• 2.4 回波信号处理26-31
• 2.4.1 距离向数据的处理26-28
• 2.4.2 方位向数据的处理28-31
• 2.5 SAL成像算法31-33
• 2.5.1 距离-多普勒算法(RDA)31
• 2.5.2 线频调变标算法(CSA)31-32
• 2.5.3 频率变标算法(FSA)32-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 方位向多发多收SAL模型设计35-47
• 3.1 引言35-37
• 3.2 方位向波束宽度与分辨率的关系37-39
• 3.3 多发多收SAL体制设计39-40
• 3.4 回波信号模型40-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 方位向多发多收SAL信号处理算法47-75
• 4.1 引言47
• 4.2 直接频谱拼接解模糊算法47-55
• 4.2.2 求解增益矩阵49-52
• 4.2.3 频带合成52-55
• 4.3 自适应波束形成解模糊算法55-61
• 4.3.1 自适应波束形成55-58
• 4.3.2 解多普勒模糊58-60
• 4.3.3 频带合成60-61
• 4.4 成像处理61-62
• 4.5 两种解模糊算法的比较与方位向多发多收SAL不足分析62-63
• 4.5.1 两种解模糊算法的比较62
• 4.5.2 方位向多发多收SAL不足分析62-63
• 4.6 仿真分析63-74
• 4.6.1 单发单收SAL成像仿真64-65
• 4.6.2 直接频谱拼接解模糊算法仿真65-67
• 4.6.3 自适应波束形成解多普勒模糊算法仿真67-68
• 4.6.4 成像仿真68-71
• 4.6.5 不同信噪比条件下的仿真结果比较71-74
• 4.7 本章小结74-75
• 第五章 结论75-77
• 5.1 全文总结75
• 5.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 作者简介83-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴谨;杨兆省;赵志龙;李斐斐;王东蕾;唐永新;苏园园;梁娜;;单程远场衍射合成孔径激光雷达成像实验室演示[J];红外与毫米波学报;2013年06期

2 刘立人;周煜;职亚楠;孙建锋;吴亚鹏;栾竹;闫爱民;王利娟;戴恩文;鲁伟;;大口径合成孔径激光成像雷达演示样机及其实验室验证[J];光学学报;2011年09期

3 郭亮;邢孟道;曾晓东;唐禹;;室内实测数据的逆合成孔径激光雷达成像[J];红外与激光工程;2011年04期

4 臧博;张磊;唐禹;邢孟道;;逆合成孔径成像激光雷达低信噪比稀疏多孔径成像方法研究[J];电子与信息学报;2010年12期

5 朱炳祺;吴谨;赵美静;王东蕾;;条带式合成孔径激光雷达光轴影响距离成像研究[J];激光与光电子学进展;2010年11期

6 刘国国;吴谨;朱炳祺;李增局;王东蕾;;合成孔径激光雷达距离像分辨率非线性恶化与补偿[J];激光与红外;2009年09期

7 周煜;许楠;栾竹;闫爱民;王利娟;孙建锋;刘立人;;尺度缩小合成孔径激光雷达的二维成像实验[J];光学学报;2009年07期

8 洪光烈;王建宇;孟昭华;李静文;童鹏;舒嵘;;Chirip强度调制与近红外激光合成孔径雷达距离向处理[J];红外与毫米波学报;2009年03期

9 周煜;许楠;栾竹;孙建锋;刘立人;;实验室合成孔径激光雷达点目标二维成像实验[J];光学学报;2009年02期

10 郭亮;邢孟道;梁毅;唐禹;;合成孔径成像激光雷达成像算法研究[J];光子学报;2009年02期

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本文编号：940381