可变PRF SAR成像方法研究

发布时间：2017-12-19 13:29

  本文关键词：可变PRF SAR成像方法研究　出处：《电子科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作用距离长、覆盖范围广,具备全天时、全天候的对地观测能力,然而传统星载SAR存在无法兼顾高方位向分辨力与宽测绘带的固有矛盾。为了解决这一矛盾,近年研究者提出采用可变脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)的星载SAR体制。该体制下,雷达利用了反射天线和数字波束形成(Digital Beam-Forming,DBF)来获取高分辨宽测绘带的SAR图像。更重要的是,借助变化的PRF,该体制的雷达可以解决传统的基于DBF体制的星载SAR无法克服的盲区问题。此外,该体制的SAR还具有低成本的优点,因而对其进行研究具有重要意义。然而,可变PRF SAR的回波存在着方位向非均匀采样和数据丢失的特点,利用传统频域算法处理数据会导致成像质量严重恶化,甚至完全无法成像。时域算法可直接聚焦可变PRF SAR的回波,但计算量大。为了解决这些问题,本文做了如下工作:1.研究了三种常见脉冲重复间隔(Pulse Repetition Interval,PRI)变化情况下的成像效果。PRI周期慢变化时,盲区集中分布,部分目标回波信号连续丢失,给信号处理带来了一定的困难;PRI周期快变化和PRI精细变化的情况下,雷达盲区有效分散,观测区域内任意点目标的回波信号都不会出现连续丢失的情况,实验证明该情况下成像效果良好。2.研究了多种已有的重采样回波方法,包括Lagrange插值,最优线性无偏(Best linear unbiased,BLU)插值和多通道重建,并提出了利用非均匀快速傅里叶变换(Nonuniform fast Fourier transform,NUFFT)重采样可变PRF SAR的回波。经过理论分析和仿真实验发现,BLU插值和Lagrange插值可以有效处理多种情况下的回波信号,但计算量大;多通道重建算法适用于PRI变化周期较小情况,但会增强方位模糊和噪声;基于线性最小约束功率(linear constraint minimum power,LCMP)的改进多通道重建可以减弱噪声对成像结果的影响;NUFFT能够在鲁棒性和计算量之间达到平衡。3.提出了一种基于统一计算架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)流的异步并行后向投影(Back Projection,BP)算法。该方法在图像像素间并行BP算法的基础上改进,将数据传输和数据处理同时进行,以此提高算法的处理效率;除此之外,还研究了通过优化启动CUDA流的数目的方法提升运算效率。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52

【参考文献】

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本文编号：1308149