机载非平飞双基SAR高分辨成像算法研究
发布时间：2020-12-15 15:32
双基合成孔径雷达（Bistatic Synthetic Aperture Radar,Bi SAR）是一种接收系统和发射系统分离放置的SAR系统。由于收、发分置的特点,系统耦合程度较小,可以依据实际的需求进行配置,灵活性高。相较于传统的单基SAR,双基SAR具有安全性高,接收信息丰富,抗干扰能力强等多种优势,在各个领域应用前景广阔。非平飞双基SAR是指接收平台和发射平台沿不同的速度矢量移动的新体制双基SAR。由于双基SAR的收、发平台的分离,收、发波束之间存在空间不同步、二维空变的距离单元徙动等问题,成像算法面临诸多挑战。考虑到上述情况,本文根据成像算法的成像模式,对非平飞双基SAR成像算法进行多角度研究,总体内容包括两方面:1、针对大斜视高分辨率成像模式下,回波信号距离单元徙动（Range Cell Migration,RCM）和多普勒相位空变问题,本文给出了基于二次椭圆模型的机载非平飞双基SAR的成像算法。首先,进行线性距离走动校正（Linear Range Walk Correction,LRWC）和KT变换（Keystone Transformation）,彻底消除了线性距离徙...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双基ESR/ADAS系统成像结果
杭州电子科技大学硕士学位论文3各种双基SAR成像研究成果迭出，极大地提高了成像质量和空时自适应处理(Space-TimeAdaptiveProcessing，STAP)能力。通过对STAP的研究，学者们不断提出算法增强雷达对抗和目标检测能力，而成像算法作为整个双基SAR系统的核心，也开始大量被研究。1990年，Cardillo提出基于梯度的SAR分辨率分析法，完整地阐述了SAR系统分辨率的理论公式。2004年，Krieger等人利用该分析法预测双基SAR成像性能[20]。早期的研究为后续双基SAR的性能提高提供了理论和基础，双基SAR也显露出了巨大的应用潜力，同时，一些对双基SAR系统性的理论分析也使得整体研究的方向更加明晰。随着双基SAR技术的不断发展和应用，近年来，英法美德等国家不断展开机载双基SAR的试验。2002年，英国QinetiQMalvern公司进行了首个实际飞行的双基SAR系统[21-22]试验。试验中，采用ESR(EnhanceServeillanceRadar)作为发射机，BANC1-11飞机作为发射平台，并以搭载ADAS(AirboneDataAcquisitionSystem)的直升机作为接收系统，发射信号为X波段，工作在聚束模式下，试验取得得到了第一幅机载双基SAR图像[23]，如图1.1所示。同时验证了机载双基SAR的可行性。2003年，法国、德国进行了联合双基SAR系统E-SAR/RAMSES试验，如图1.2，通过（a）双基角为50°（b）双基角为70°图1.1双基ESR/ADAS系统成像结果图1.2双站E-SAR/RAMSES系统干涉实验图像
adar)进行机载X波段双基SAR成像试验[27-29]。随着国外对双基SAR研究成果的不断深入，国内也开展对双基SAR系统的相关研究。中国科学院是最早开展对机载双基SAR的研究[19,31]。国内各大高校也陆续对双基SAR系统进行深入研究。2007年，电子科技大学获得了国内第一幅机载双基SAR图像[32]，其中涉及的部分关键技术已经处于世界第一梯队[33,34]。2010年，北京理工大学利用遥感SAR展开星地双基SAR试验，并成功取得了SAR图像。2012年，电子科技大学在陕西西安进行了双基SAR前视成像试验，充分证明了双基前视SAR成像的可行性[35]，如图1.3。另外，国内许多高等院校也对双基SAR系统进行不断深入的研究，并取得了多项成果，国内双基SAR研究正在逐步迈向国际先进水平。图1.3双基前视SAR成像结果1.2.2成像算法综述双基SAR作为合成孔径雷达领域的研究热点和未来发展的趋势，各种理论和应用也不断提出，其中，成像算法是最为重要也是最为热门的研究领域。经过多年发展，单基SAR领域涌现出许多经典的算法，而双基SAR系统与单基SAR系统之间存在着密切联系，因此，最高效的方法就是在诸多单基SAR研究基础上，结合双基SAR特有难题衍生出适合双基SAR成像的算法。因此，本小节将先概括介绍一些经典单基SAR成像算法，然后阐述本文双基SAR算法研究的基本思路。单基SAR成像算法可以简单的分为两大类：时域处理算法和频域处理算法。首先是时域处理算法。例如BP算法（BackProjection），FBP算法（FASTBackProjection）等都属于时域处理算法。这些算法理论上性能优异，算法推导简单，可以通过时域匹配滤波处理从而得到对应的SAR图像。但是，时域处理算法在实际应用中表现不佳，主要原因是时域处理运算量巨大，难以保证实时性，时域处理算法的局限性难以避免，因此，对于分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于运动补偿的弹载前斜视SAR成像算法[J]. 张延,张林让,唐世阳. 电子与信息学报. 2016(12)
[2]X波段双站SAR实验及其处理方法的研究[J]. 熊松雅,仇晓兰,胡东辉,周良将,梁兴东,丁赤飚. 国外电子测量技术. 2012(03)
[3]改进的接收机固定双站NLCS成像方法[J]. 陈晓龙,丁赤飚,梁兴东,吴一戎. 电子与信息学报. 2008(05)
博士论文
[1]双基地合成孔径雷达动目标检测与成像技术研究[D]. 李中余.电子科技大学 2017
[2]机/弹载SAR成像若干关键问题研究[D]. 张延.西安电子科技大学 2017
[3]双基SAR成像及后处理算法研究[D]. 高博.西安电子科技大学 2016
[4]一站固定式低频双站SAR高分辨率成像处理技术研究[D]. 谢洪途.国防科学技术大学 2015
[5]同轨双基SAR成像算法研究[D]. 陈士超.西安电子科技大学 2014
[6]高分辨率机载SAR成像算法研究[D]. 王昕.南京航空航天大学 2011
[7]双站合成孔径雷达成像算法研究[D]. 钟华.上海交通大学 2009
[8]单/双基SAR成像和运动补偿研究[D]. 李燕平.西安电子科技大学 2008
[9]双/多基SAR成像算法研究[D]. 张振华.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]机载合成孔径雷达ENLCS成像算法研究[D]. 张艳军.杭州电子科技大学 2019
[2]机载双基地合成孔径雷达高分辨成像算法研究[D]. 严爱博.杭州电子科技大学 2019
[3]高分辨率宽测绘带一站固定式双站合成孔径雷达成像算法研究[D]. 张松.杭州电子科技大学 2018
[4]双基SAR飞行模式研究及实验数据处理[D]. 周川.电子科技大学 2013
[5]基于双基SAR的目标定位算法研究[D]. 李亚.南京航空航天大学 2012
[6]机载双基地SAR成像和运动补偿技术研究[D]. 龚连银.电子科技大学 2012
[7]基于机载合成孔径雷达的目标定位和盲导航技术研究[D]. 陶满意.南京航空航天大学 2011
[8]前视双基地SAR分辨特性研究[D]. 陈贤达.电子科技大学 2010
[9]机载双站SAR成像算法改进及参数估计方法研究[D]. 先丽.电子科技大学 2008
[10]双站合成孔径雷达的成像算法研究[D]. 范晓慈.上海交通大学 2008
本文编号：2918507
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双基ESR/ADAS系统成像结果
杭州电子科技大学硕士学位论文3各种双基SAR成像研究成果迭出，极大地提高了成像质量和空时自适应处理(Space-TimeAdaptiveProcessing，STAP)能力。通过对STAP的研究，学者们不断提出算法增强雷达对抗和目标检测能力，而成像算法作为整个双基SAR系统的核心，也开始大量被研究。1990年，Cardillo提出基于梯度的SAR分辨率分析法，完整地阐述了SAR系统分辨率的理论公式。2004年，Krieger等人利用该分析法预测双基SAR成像性能[20]。早期的研究为后续双基SAR的性能提高提供了理论和基础，双基SAR也显露出了巨大的应用潜力，同时，一些对双基SAR系统性的理论分析也使得整体研究的方向更加明晰。随着双基SAR技术的不断发展和应用，近年来，英法美德等国家不断展开机载双基SAR的试验。2002年，英国QinetiQMalvern公司进行了首个实际飞行的双基SAR系统[21-22]试验。试验中，采用ESR(EnhanceServeillanceRadar)作为发射机，BANC1-11飞机作为发射平台，并以搭载ADAS(AirboneDataAcquisitionSystem)的直升机作为接收系统，发射信号为X波段，工作在聚束模式下，试验取得得到了第一幅机载双基SAR图像[23]，如图1.1所示。同时验证了机载双基SAR的可行性。2003年，法国、德国进行了联合双基SAR系统E-SAR/RAMSES试验，如图1.2，通过（a）双基角为50°（b）双基角为70°图1.1双基ESR/ADAS系统成像结果图1.2双站E-SAR/RAMSES系统干涉实验图像
adar)进行机载X波段双基SAR成像试验[27-29]。随着国外对双基SAR研究成果的不断深入，国内也开展对双基SAR系统的相关研究。中国科学院是最早开展对机载双基SAR的研究[19,31]。国内各大高校也陆续对双基SAR系统进行深入研究。2007年，电子科技大学获得了国内第一幅机载双基SAR图像[32]，其中涉及的部分关键技术已经处于世界第一梯队[33,34]。2010年，北京理工大学利用遥感SAR展开星地双基SAR试验，并成功取得了SAR图像。2012年，电子科技大学在陕西西安进行了双基SAR前视成像试验，充分证明了双基前视SAR成像的可行性[35]，如图1.3。另外，国内许多高等院校也对双基SAR系统进行不断深入的研究，并取得了多项成果，国内双基SAR研究正在逐步迈向国际先进水平。图1.3双基前视SAR成像结果1.2.2成像算法综述双基SAR作为合成孔径雷达领域的研究热点和未来发展的趋势，各种理论和应用也不断提出，其中，成像算法是最为重要也是最为热门的研究领域。经过多年发展，单基SAR领域涌现出许多经典的算法，而双基SAR系统与单基SAR系统之间存在着密切联系，因此，最高效的方法就是在诸多单基SAR研究基础上，结合双基SAR特有难题衍生出适合双基SAR成像的算法。因此，本小节将先概括介绍一些经典单基SAR成像算法，然后阐述本文双基SAR算法研究的基本思路。单基SAR成像算法可以简单的分为两大类：时域处理算法和频域处理算法。首先是时域处理算法。例如BP算法（BackProjection），FBP算法（FASTBackProjection）等都属于时域处理算法。这些算法理论上性能优异，算法推导简单，可以通过时域匹配滤波处理从而得到对应的SAR图像。但是，时域处理算法在实际应用中表现不佳，主要原因是时域处理运算量巨大，难以保证实时性，时域处理算法的局限性难以避免，因此，对于分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于运动补偿的弹载前斜视SAR成像算法[J]. 张延,张林让,唐世阳. 电子与信息学报. 2016(12)
[2]X波段双站SAR实验及其处理方法的研究[J]. 熊松雅,仇晓兰,胡东辉,周良将,梁兴东,丁赤飚. 国外电子测量技术. 2012(03)
[3]改进的接收机固定双站NLCS成像方法[J]. 陈晓龙,丁赤飚,梁兴东,吴一戎. 电子与信息学报. 2008(05)
博士论文
[1]双基地合成孔径雷达动目标检测与成像技术研究[D]. 李中余.电子科技大学 2017
[2]机/弹载SAR成像若干关键问题研究[D]. 张延.西安电子科技大学 2017
[3]双基SAR成像及后处理算法研究[D]. 高博.西安电子科技大学 2016
[4]一站固定式低频双站SAR高分辨率成像处理技术研究[D]. 谢洪途.国防科学技术大学 2015
[5]同轨双基SAR成像算法研究[D]. 陈士超.西安电子科技大学 2014
[6]高分辨率机载SAR成像算法研究[D]. 王昕.南京航空航天大学 2011
[7]双站合成孔径雷达成像算法研究[D]. 钟华.上海交通大学 2009
[8]单/双基SAR成像和运动补偿研究[D]. 李燕平.西安电子科技大学 2008
[9]双/多基SAR成像算法研究[D]. 张振华.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]机载合成孔径雷达ENLCS成像算法研究[D]. 张艳军.杭州电子科技大学 2019
[2]机载双基地合成孔径雷达高分辨成像算法研究[D]. 严爱博.杭州电子科技大学 2019
[3]高分辨率宽测绘带一站固定式双站合成孔径雷达成像算法研究[D]. 张松.杭州电子科技大学 2018
[4]双基SAR飞行模式研究及实验数据处理[D]. 周川.电子科技大学 2013
[5]基于双基SAR的目标定位算法研究[D]. 李亚.南京航空航天大学 2012
[6]机载双基地SAR成像和运动补偿技术研究[D]. 龚连银.电子科技大学 2012
[7]基于机载合成孔径雷达的目标定位和盲导航技术研究[D]. 陶满意.南京航空航天大学 2011
[8]前视双基地SAR分辨特性研究[D]. 陈贤达.电子科技大学 2010
[9]机载双站SAR成像算法改进及参数估计方法研究[D]. 先丽.电子科技大学 2008
[10]双站合成孔径雷达的成像算法研究[D]. 范晓慈.上海交通大学 2008
本文编号：2918507
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