合成孔径雷达快速动目标成像与参数估计

发布时间：2020-10-16 16:01

　　 随着科技的不断发展和我国军民融合在科技领域的迅速推进,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)动目标成像技术正不断地应用在军事及民用的各个领域。对于具有大径向速度的动目标而言,多普勒模糊现象的出现使得成像过程更为复杂,因此传统的成像方法无法有效地对快速动目标进行精确成像。本文重点对具有大径向速度的快速动目标成像技术进行了相关研究,主要内容包含以下几个方面:首先,构建了机载雷达与地面动目标的几何结构模型,根据电磁波传播原理,雷达传感器与目标的相对运动,分别构造了静止目标以及运动目标的回波信号表达式。通过对比,揭示出不同的运动目标参数对雷达回波信号的影响,并对回波信号的距离徙动参数和多普勒参数相关项进行了具体分析。其次,分析了现有算法中广泛使用的距离走动较正算法,包括Keystone变换,Hough变换和Radon变换,并分析了各种方法的优缺点。为了减小计算复杂度,本文研究并提出了一种新颖的基于梯度的斜率估计算法,通过构造匹配滤波函数完成动目标距离走动分量的校正。该算法可以在实现精确的参数估计的同时,大量的节省计算时间。经仿真实验验证,该算法适用于实时SAR成像系统。最后,解决了方位向的多普勒调频率估计问题。由于雷达观测区域中会存在多个目标,而且部分目标位置相邻,这种情况下,雷达回波信号是一个多分量线性调频(Linear Frequency Modulated,LFM)信号。因此,本文采用吕分布(Lv’s Distribution,LVD)时频分析算法来估计信号的多普勒调频率,该算法可以不受交叉项的干扰,在分析多分量LFM信号的参数时性能表现优越,相比于传统的时频分析方法能够获得旁瓣更低的聚焦图像。最后的仿真实验证明,相较于传统的成像算法,本文所提成像算法能够得到聚焦效果更佳的图像。
【学位单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN957.52
【部分图文】：

有 0.03 立方米，质量小于 50 千克，作用距离为 1 万米，工作在条带模式时的成像分辨率为 0.5 米，工作在聚束模式时的分辨率为 0.3 米。除前述各类型的雷达之外，欧盟的部分国家目前正研发能够穿透植被，墙壁的机载合成孔径雷达，如超宽带 UWB 雷达，太赫兹雷达等等。该类型雷达能够探测丛林中和墙壁后行军的士兵，运动车辆和低空慢速飞行器，作为对传统微波雷达探测盲点的补充。从国内的小型 SAR 发展水平上看，分辨率和作用距离等性能指标已经达到国际先进水平，但与国外系统的质量，功耗相比仍有提升空间。2010 年中国科学院电子学研究所研发出质量为 1.8 千克的 Ku 波段微型 SAR 系统，可以实现 0.5 米分辨率的成像精度，2011 年研制成功 Ka 波段卫星 SAR 系统，分辨率为 0.15 米。除此之外，西安电子科技大学，南京航空航天大学，中国电子科技集团公司第 14 研究所，第 38 研究所，国防科技大学等多家单位近年来也对小型 SAR 技术开展了较为系统的研究，在 SAR 成像原理探索，技术分析，实验论证及系统研制方面均做出了富有成效的工作。

山东师范大学硕士毕业论文标，会造成多普勒模糊和非如此大的距离走动项，因距离走动校正算法有 Keys多普勒模糊的时候，Keys行补偿，且由于 Keystone足于 SAR 实时成像的要求斜率，从而构造距离走动，但是由于要实现较高的要求下，这两种方法的计求[33]。文献[23]，[26]，

基于Hough变换的RWMC-SAR成像算法流程图
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本文编号：2843466