基于PFA重建图像的运目标速度估计及成像处理研究

发布时间：2020-07-27 13:47

【摘要】：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率微波成像系统。在军事和民事领域有着极为广泛的应用。极坐标格式算法(Polar Formt Algorithm,简称PFA)采用平面波前假设,是聚束模式SAR系统中的一种经典算法。单基PFA,通过两个一维插值,消除距离向和方位向之间存在的耦合,以消除距离徙动(Range Cell Migration,简称RCM),然后进行两维傅里叶变换进行成像。双基PFA中,通过坐标系旋转,使数据在距离向和方位向均匀分布在平行四边形区域,在旋转后的坐标系中进行重采样,然后进行两维傅里叶变换进行成像。在SAR-GMT(Ground Moving Target,简称GMT)系统中,运动目标运送参数的引入,在单双基PFA雷达回波数据中引入了运动相位误差,导致图像中出现几何定位误差和方位向散焦。本文对SAR发展历史和现状,SAR运动目标系统的研究现状作了介绍。对单双基SAR系统运动参数估计和重聚焦成像分别作了推导和研究。其中,单基处理中,回波数据需要进行两个一维插值,消除方位向变量和距离向变量之间的耦合。分析了GMT的图像误差谱,构建了方位向失配压缩函数,对GMT运动参数进行了估计,并利用估计后的参数进行重聚焦成像。为了提高双基PFA的数据利用率,需要将坐标系旋转一个角度。在旋转后的坐标系后推导和分析了双基PFA重建图像中运动目标相位误差表达式。基于图像最大对比度准则搜索动目标参数并进行GMT重聚焦成像。最后,通过仿真实验对本文的公式推导和提出的算法做了验证。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.52
【图文】：

26图 3.3 GMT 方位向剖面图加方位向采样点数来验证失配压缩估计速度方法的性能。如图 3.4 和样点后的场景中心仿真图像和方位向剖面图。从 3.4(b)可以看出方位焦图像的能量可以很好的集中在一个像素单元格内。如图 3.5 所示

增加方位向采样点后GMT方位向剖面图

3m/s 235.14924m/s 235.14975m/s 235.15046m/s 235.15017m/s 235.1500接下来分别在正侧视和斜视情况下进行仿真。用估计出的速度构建的方位向滤波器图对双基 PFA 图像进行重聚焦成像。如图 4.1 所示为为斜视情况下，多个点双基 PFA 图像和重聚焦图像，可以看到方位向散焦得到明显改善。图 4.2 为正侧视情况下多个点滤波前后对比，方位向散焦也得到了明显改善。为了更加直观的表示，最后对单个点目标进行仿真。图 4.3所示为单个点目标双基 PFA 图像和重聚焦图像。图 4.4 所示为单点双基 PFA 图像和重聚焦图像方位向剖面图，重聚焦后的能量更加集中，方位向散焦展宽明显比重聚焦前更窄。从图4.3-4.4 可以明显的看到进行重聚焦后，方位向散焦得到明显改善，利用估计后的运动参数构建的方位向滤波器有效的补偿了方位向散焦。

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本文编号：2771920