调频连续波合成孔径雷达的成像算法研究

发布时间：2020-04-18 14:31

【摘要】：合成孔径雷达(SAR)成像技术是在雷达系统的基础上发展起来的一种成像技术,目的是为了解决天线孔径尺寸有限带来的成像分辨率不高的问题。随着雷达理论的发展和无人机等小型飞行平台对机载雷达系统的重量、体积、分辨率各方面的要求增加,以信号处理技术和宽带毫米波技术为基础的成像雷达诞生了。将合成孔径雷达与调频连续波体制二者结合起来就出现了调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR),FMCW SAR具有重量轻、体积小、耗能少、成像分辨率高等一系列优点。满足了无人机等小型飞行平台对机载雷达的要求,并且因它具有多种工作模式和较高的成像分辨率而受到了各行各业的广泛关注,不同的应用有不同的需求,需要不同的成像算法来实现各自的功能。本文首先研究了调频连续波(FMCW)信号与合成孔径成像技术,分析了由于雷达载机的连续飞行而产生距离徙动问题。因为FMCW SAR发射信号的周期为1ms至10ms,而脉冲体制合成孔径雷达的发射信号的周期为1μs至10μs,所以FMCW SAR和脉冲体制合成孔径雷达相比较,调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)不能忽视距离徙动对成像的影响,因此适用于脉冲体制合成孔径雷达所使用的“停-走-停”模式不在适用于FMCW SAR,而且随着雷达发射信号波束斜视角的增加,雷达载机的持续运动对成像的影响也就越大,所以需要大力研究适用于FMCW SAR成像算法。同时,对调频连续波信号进行去调频处理之后会得到频率是常数的去调频信号,如此会大大简化距离向的匹配滤波处理过程;并通过构造FMCW SAR的成像几何图,来得到调频连续波合成孔径雷达的回波信号模型。通过对经典的距离多普勒(RD)成像处理算法的研究,推导出适用于FMCW SAR的距离多普勒成像算法,接着通过matlab仿真实验证明了改进后的RD成像算法能够适用于FMCW SAR系统,同时得到了聚焦良好的点目标图像。由于RD算法是使用插值法来实现距离徙动校正,而这导致了成像处理计算量过大问题,而FS算法采用相位相乘法进行距离徙动校正,降低了算法的计算量。所以本文又研究了适用于FMCW SAR的频率变标(FS)算法;详细推导了调频变标过程及频率变标函数表达式,并研究了频率变标过程中所引入的误差以及对成像结果的影响,提出了一种改进的频率变标(FS)成像算法,最后用改进的FS对点目标进行成像仿真,实验证明了使用改进的FS成像算法能够消除频谱混叠从而得到聚焦良好的点目标图像。
【图文】：

图 1-1 合成孔径雷达的实物图Figure 1-1 Physical Chart of SAR图 1-2 微合成孔径成像图Figure 1 -2 microsynthetic aperture imaging diagram内研究发展状况

图 1-2 微合成孔径成像图Figure 1 -2 microsynthetic aperture imaging diagram 国内研究发展状况我国对调频连续波合成孔径雷达的研究才刚刚起步，尚处于理论和段。然而，调频连续波合成孔径雷达技术在中国得到了高度重视。如电子科技大学、电子科技学院、西安科技大学等，开展了更深入多成果。重点放在在了雷达成像理论与成像仿真。自 1996 年以来首次建立了调频连续波合成孔径雷达实验系统。2004 年以来，国防一套超高分辨率 fmcw 合成孔径雷达研究平台，目前仍处于国内领号处理和分析等关键问题上取得了很大的成功。主要用于 Luav 平初以来，，西安电子科技大学还深入研究了影响调频连续波合成孔径雷术，包括了斜视成像与运动目标成像等等。为该雷达系统在现实使基础。这些科研成果为国内 FMCW SAR 的研究开辟了道路[29~35]。
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.52

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;龚丽霞赴新参加亚太合成孔径雷达会议[J];地壳构造与地壳应力;2015年02期

2 陈一畅;胡静;;斜视合成孔径雷达的稀疏降采样数据成像方法[J];吉首大学学报(自然科学版);2016年06期

3 闫飞飞;常文革;黎向阳;张启雷;;星机双基地合成孔径雷达方位向成像性能分析[J];国防科技大学学报;2017年02期

4 刘赵云;;小型合成孔径雷达技术综述[J];飞航导弹;2014年12期

5 航讯;;高分三号卫星投入使用[J];太空探索;2017年03期

6 肖虹雁;岳彩荣;;合成孔径雷达技术在林业中的应用综述[J];林业调查规划;2014年02期

7 孙佳;;小型合成孔径雷达卫星技术一瞥[J];国际太空;2012年09期

8 王放;黎湘;;双/多基地合成孔径雷达研究进展[J];电光与控制;2010年04期

9 马丁;;探析合成孔径雷达干扰技术[J];硅谷;2010年13期

10 朱良;郭巍;禹卫东;;合成孔径雷达卫星发展历程及趋势分析[J];现代雷达;2009年04期

相关会议论文 前10条

1 唐智;周荫清;李景文;;曲线合成孔径雷达原理研究[A];中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C];2004年

2 贾光沿;;国外合成孔径雷达发展现状[A];中国雷达行业协会航空电子分会暨四川省电子学会航空航天专委会学术交流会论文集[C];2005年

3 张祥坤;张云华;姜景山;;圆迹合成孔径雷达的近空间平台应用[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年

4 崔海英;张祥坤;姜景山;;圆迹合成孔径雷达星载实现的可行性分析[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年

5 陈浩;于小红;;空间合成孔径雷达原理及其抗干扰技术[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

6 张珂殊;李光祚;王然;王宁;默迪;;机载激光合成孔径雷达研究[A];第四届高分辨率对地观测学术年会论文集[C];2017年

7 刘拥军;葛德彪;张忠治;;合成孔径雷达目标自动识别研究[A];第十三届全国微波能应用学术会议论文集[C];2007年

8 张杰儒;;合成孔径雷达干扰分析[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年

9 曾涛;温育涵;陈新亮;文成;;基于几何模型的双基地合成孔径雷达目标回波建模与仿真[A];第十二届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2018年

10 盛蔚;毛士艺;袁运能;杨晨阳;;一种时频二维信号分析方法及其在合成孔径雷达检测多个运动目标中的应用[A];第十届全国信号处理学术年会（CCSP-2001）论文集[C];2001年

相关重要报纸文章 前10条

1 祝魏玮;新一代合成孔径雷达概念呼之欲出[N];科学时报;2011年

2 记者 王宋平 通讯员 史瑞强;合成孔径雷达遥感综合实验场项目在经开区揭牌[N];张家口日报;2018年

3 本报记者 詹媛;我国首个太赫兹视频合成孔径雷达研制成功[N];光明日报;2019年

4 记者 高长安 通讯员 张云霄;合成孔径雷达遥感综合实验场落成[N];中国科学报;2018年

5 记者 吴婷 卢健;高分三号卫星正式投入使用[N];中国气象报;2017年

6 记者 崔恩慧;高分三号投入使用[N];中国航天报;2017年

7 潘晨 本报记者 付毅飞;我国迎来合成孔径雷达卫星时代[N];科技日报;2016年

8 许伟武;一磅重纳米合成孔径雷达问世[N];中国航空报;2006年

9 士元;“X卫星”多视角观测转眼不转身[N];大众科技报;2007年

10 本报记者 魏京华;穿透云雾见真容 雷达测绘惠民生[N];中国航天报;2018年

相关博士学位论文 前10条

1 孙斌;基于CT成像的合成孔径雷达向量熵成像研究[D];浙江大学;2004年

2 黄广民;数字合成孔径雷达技术研究[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2004年

3 唐波;合成孔径雷达的电子战研究[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2005年

4 胡晓新;小波域的合成孔径雷达原始数据压缩[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2005年

5 甘荣兵;合成孔径雷达对抗及目标检测技术研究[D];电子科技大学;2006年

6 肖疆;合成孔径雷达天线技术的若干关键问题研究[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2006年

7 于明成;合成孔径雷达参数估计及信号仿真新方法研究[D];清华大学;2006年

8 徐丰;全极化合成孔径雷达的正向与逆向遥感理论[D];复旦大学;2007年

9 张祥坤;高分辨率圆迹合成孔径雷达成像机理及方法研究[D];中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）;2007年

10 张升康;双基地合成孔径雷达同步与成像算法[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 国际;基于正交孔径的合成孔径雷达三维成像技术[D];上海交通大学;2017年

2 田云;环扫合成孔径雷达成像算法研究[D];武汉大学;2017年

3 胡思鹏;调频连续波合成孔径雷达的成像算法研究[D];广西科技大学;2019年

4 郭鹏;GB-SAR在线性构筑物变形监测中的应用[D];北京建筑大学;2018年

5 杨修齐;基于GPU的合成孔径雷达高速成像方法[D];西安电子科技大学;2018年

6 蒋朋辉;多通道合成孔径雷达地面动目标指示及宽域成像技术研究[D];南京航空航天大学;2018年

7 黄世锋;多模式环扫合成孔径雷达距离向处理研究与实现[D];武汉大学;2017年

8 王路晗;合成孔径雷达及阵列在三维成像中的应用研究[D];南京大学;2018年

9 王s

本文编号：2632191