一站固定式双站SAR高分辨成像算法研究
发布时间：2020-12-31 22:41
一站固定式双站合成孔径雷达（One-Stationary Bistatic Synthetic Aperture Radar,OS BiSAR）由一个固定的发射机（或接收机）和一个运动的接收机（或发射机）组成,是一种特殊的收发分置的双站合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）。较之单站SAR,双站SAR系统有着较强抗干扰性能、可前视成像、部署简单、构型灵活等优点。OS BiSAR继承了双站SAR优点的同时,更具有成本低、易于配置等优势,因此具有重大研究价值和意义。随着SAR成像技术的发展,机动平台下的OS BiSAR系统被广泛应用于地形勘测、军事侦察等领域,但其成像算法的研究却面临巨大挑战。在成像算法研究中,导弹和无人机等机动平台飞行轨迹灵活多变,按其运动特性一般分为平飞段成像和俯冲段成像。在平飞段,OS BiSAR系统构型内在的空变和线性距离走动校正产生复杂的回波信号,导致回波的距离徙动和多普勒相位参数具有方位空变特性。在俯冲段,加速度的存在导致回波信号的频谱混叠且具有二维空变特性,严重影响了聚焦质量。围绕上述难点,本文展开了以下工作:针对平飞段OS ...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PAMIR系统
鑫挥谠诘?面做固定接收，一个位于卫星上做移动接收用途，同时也设置了两个接收通道多个入射角度（36.6°和47.6°）进行实验，来获取丰富的实验数据。后续将数据结果进行分析计算，获得的OS-BiSAR图像效果优异。之后于2014年进行星-地干涉OSBiSAR成像实验研究，为验证解决多通道及相关算法解决回波相位不连续等的问题错误!未找到引用源。。在这个实验中，将卫星作为移动发射机，运行在300MHZ高分辨模式下，接收端位于地面上，并配备三个通道多方位多角度接收回波信号，其结果数据分析有也得到了较精确的建筑物成像[47]。图1.2Tan-DEM-X星载双站系统成像结果1.2.2机动平台双站SAR研究现状随着合成孔径雷达成像技术的快速发展，OSBiSAR在导弹和无人机等机动平台上也得到了广泛的应用，所以对于OSBiSAR的俯冲段成像也具有越来越重要的意义。目前已有的能够监视小型无人机的雷达多采用单发多收体制，即天线部分有一个发射机天线和多个接收天线组成，多个雷达接收机进行分别接收，再集中式或分布式处理[80],[81]。而单发多收体制中的某一个接收机平台和固定的发射机平台的组合可看作OSBiSAR构型。高速无人机接收平台速度快、灵活多变，若对场景区域实时监测，即时获取地面特征信息，需要进行斜视成像或者高速俯冲成像，因此对曲线俯冲OSBiSAR成像是现在SAR成像的热点。针对曲线俯冲SAR成像算法的研究，起源于Farrell在1984年建立的机载SAR模型，且定性分析了俯冲段加速度在回波信号中的影响，但未给出推导方法，还有一定的发展空间[48]。1990年，Polge深入分析了加速度存在的俯冲段SAR成像中的RCM，且为成像算法的几何形变问题寻求解决方法，即提出改进的距离-多普勒算法。Mahafza在1994年建立新的描述距
杭州电子科技大学硕士学位论文14其中加速度分量表达式为222222223422222sin22sinsin21sin222zccxcacczxczcxcxzczxczczcxRccaxczcxxzzRcRcRczzxcxzczxxccxccacRccahtartCathatratArrahatatatvatvatavavrrrahaxtcatatvatvarahtartartrBra222227422424222222222z7()sin()(2sin())85(6())sin()(6105sinsi(8nsn)i)zxzRcxRczxRcaRcRczcRcczxzcxRccRccxRzcxRccRccRccahaararaharDrrahtrtahaatartrahtarahtartrtr(2.13)2.3.2俯冲段OSBiSAR回波信号收发分置的OSBiSAR工作方式为发射接收脉冲信号的模式，固定的发射平台利用脉冲信号对场景区域进行照射，接收平台接收反射回来的信号，以此进行处理。图2.4展示了OSBiSAR系统雷达波束的工作过程。TP表示发射脉冲信号的时间宽度，τ一般被称为“快时间”，表示脉冲信号本身的变化，其中τ=t-nTr，n表示脉冲重复数，Tr表示发射脉冲之间的间隔。图2.4OSBiSAR系统雷达波束的工作原理SAR发射的线性调频信号（LinearFrequencyModulated，LFM）如下：2,exp2rcrrrnPtnTsntrectjftnTjKtnTT(2.14)雷达的线性调频信号发射到点目标后，点目标反射的回波被接收机接收。解调后的回波
【参考文献】：
期刊论文
[1]俯冲段大斜视SAR子孔径成像二维空变校正方法[J]. 党彦锋,梁毅,别博文,丁金闪,张玉洪. 电子与信息学报. 2018(11)
[2]弹载双基前视SAR扩展场景成像算法设计[J]. 孟自强,李亚超,邢孟道,保铮. 西安电子科技大学学报. 2016(03)
[3]基于快速稀疏编码与惊奇计算的视频异常检测方法[J]. 谢锦生,郭立,赵龙. 中国科学技术大学学报. 2013(07)
[4]弹载斜视SAR成像的改进波数域算法[J]. 肖忠源,徐华平,李春升. 电子与信息学报. 2011(06)
[5]一种曲线轨迹下的大场景前斜视成像算法[J]. 刘高高,张林让,刘昕,刘楠,陈广锋,张波. 电子与信息学报. 2011(03)
[6]一种曲线轨迹下的弹载前斜视成像算法[J]. 刘高高,张林让,易予生,刘楠,刘昕,王纯. 西安电子科技大学学报. 2011(01)
[7]基于RD算法的横向规避弹道弹载SAR成像[J]. 秦玉亮,王建涛,王宏强,黎湘. 系统工程与电子技术. 2010(04)
[8]基于级数反演的俯冲加速运动状态弹载SAR成像算法[J]. 易予生,张林让,刘楠,刘昕,申东. 系统工程与电子技术. 2009(12)
[9]俯冲加速运动状态下SAR信号分析及运动补偿[J]. 房丽丽,王岩飞. 电子与信息学报. 2008(06)
[10]基于恒加速度模型的斜视SAR成像CA-ECS算法[J]. 孙兵,周荫清,陈杰,李春升. 电子学报. 2006(09)
博士论文
[1]弹载曲线轨迹单/双基SAR成像和定位方法研究[D]. 邓欢.西安电子科技大学 2018
[2]机动平台SAR大斜视成像算法研究[D]. 李震宇.西安电子科技大学 2017
[3]曲线运动轨迹SAR成像方法研究[D]. 唐世阳.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]机/星载宽幅SAR成像算法研究[D]. 杨军.西安电子科技大学 2014
[6]弹载SAR多种工作模式的成像算法研究[D]. 周鹏.西安电子科技大学 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
硕士论文
[1]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
[2]非直线运动轨迹SAR/ISAR参数估计与成像算法研究[D]. 王瀚昀.哈尔滨工业大学 2018
[3]一发多收MIMO雷达数据处理理论与方法研究[D]. 任翠霞.电子科技大学 2016
[4]一站固定式双基SAR成像算法研究[D]. 夏艳杰.西安电子科技大学 2014
[5]基于二维频谱的双站SAR成像技术研究[D]. 陈红寰.电子科技大学 2014
[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
本文编号：2950445
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PAMIR系统
鑫挥谠诘?面做固定接收，一个位于卫星上做移动接收用途，同时也设置了两个接收通道多个入射角度（36.6°和47.6°）进行实验，来获取丰富的实验数据。后续将数据结果进行分析计算，获得的OS-BiSAR图像效果优异。之后于2014年进行星-地干涉OSBiSAR成像实验研究，为验证解决多通道及相关算法解决回波相位不连续等的问题错误!未找到引用源。。在这个实验中，将卫星作为移动发射机，运行在300MHZ高分辨模式下，接收端位于地面上，并配备三个通道多方位多角度接收回波信号，其结果数据分析有也得到了较精确的建筑物成像[47]。图1.2Tan-DEM-X星载双站系统成像结果1.2.2机动平台双站SAR研究现状随着合成孔径雷达成像技术的快速发展，OSBiSAR在导弹和无人机等机动平台上也得到了广泛的应用，所以对于OSBiSAR的俯冲段成像也具有越来越重要的意义。目前已有的能够监视小型无人机的雷达多采用单发多收体制，即天线部分有一个发射机天线和多个接收天线组成，多个雷达接收机进行分别接收，再集中式或分布式处理[80],[81]。而单发多收体制中的某一个接收机平台和固定的发射机平台的组合可看作OSBiSAR构型。高速无人机接收平台速度快、灵活多变，若对场景区域实时监测，即时获取地面特征信息，需要进行斜视成像或者高速俯冲成像，因此对曲线俯冲OSBiSAR成像是现在SAR成像的热点。针对曲线俯冲SAR成像算法的研究，起源于Farrell在1984年建立的机载SAR模型，且定性分析了俯冲段加速度在回波信号中的影响，但未给出推导方法，还有一定的发展空间[48]。1990年，Polge深入分析了加速度存在的俯冲段SAR成像中的RCM，且为成像算法的几何形变问题寻求解决方法，即提出改进的距离-多普勒算法。Mahafza在1994年建立新的描述距
杭州电子科技大学硕士学位论文14其中加速度分量表达式为222222223422222sin22sinsin21sin222zccxcacczxczcxcxzczxczczcxRccaxczcxxzzRcRcRczzxcxzczxxccxccacRccahtartCathatratArrahatatatvatvatavavrrrahaxtcatatvatvarahtartartrBra222227422424222222222z7()sin()(2sin())85(6())sin()(6105sinsi(8nsn)i)zxzRcxRczxRcaRcRczcRcczxzcxRccRccxRzcxRccRccRccahaararaharDrrahtrtahaatartrahtarahtartrtr(2.13)2.3.2俯冲段OSBiSAR回波信号收发分置的OSBiSAR工作方式为发射接收脉冲信号的模式，固定的发射平台利用脉冲信号对场景区域进行照射，接收平台接收反射回来的信号，以此进行处理。图2.4展示了OSBiSAR系统雷达波束的工作过程。TP表示发射脉冲信号的时间宽度，τ一般被称为“快时间”，表示脉冲信号本身的变化，其中τ=t-nTr，n表示脉冲重复数，Tr表示发射脉冲之间的间隔。图2.4OSBiSAR系统雷达波束的工作原理SAR发射的线性调频信号（LinearFrequencyModulated，LFM）如下：2,exp2rcrrrnPtnTsntrectjftnTjKtnTT(2.14)雷达的线性调频信号发射到点目标后，点目标反射的回波被接收机接收。解调后的回波
【参考文献】：
期刊论文
[1]俯冲段大斜视SAR子孔径成像二维空变校正方法[J]. 党彦锋,梁毅,别博文,丁金闪,张玉洪. 电子与信息学报. 2018(11)
[2]弹载双基前视SAR扩展场景成像算法设计[J]. 孟自强,李亚超,邢孟道,保铮. 西安电子科技大学学报. 2016(03)
[3]基于快速稀疏编码与惊奇计算的视频异常检测方法[J]. 谢锦生,郭立,赵龙. 中国科学技术大学学报. 2013(07)
[4]弹载斜视SAR成像的改进波数域算法[J]. 肖忠源,徐华平,李春升. 电子与信息学报. 2011(06)
[5]一种曲线轨迹下的大场景前斜视成像算法[J]. 刘高高,张林让,刘昕,刘楠,陈广锋,张波. 电子与信息学报. 2011(03)
[6]一种曲线轨迹下的弹载前斜视成像算法[J]. 刘高高,张林让,易予生,刘楠,刘昕,王纯. 西安电子科技大学学报. 2011(01)
[7]基于RD算法的横向规避弹道弹载SAR成像[J]. 秦玉亮,王建涛,王宏强,黎湘. 系统工程与电子技术. 2010(04)
[8]基于级数反演的俯冲加速运动状态弹载SAR成像算法[J]. 易予生,张林让,刘楠,刘昕,申东. 系统工程与电子技术. 2009(12)
[9]俯冲加速运动状态下SAR信号分析及运动补偿[J]. 房丽丽,王岩飞. 电子与信息学报. 2008(06)
[10]基于恒加速度模型的斜视SAR成像CA-ECS算法[J]. 孙兵,周荫清,陈杰,李春升. 电子学报. 2006(09)
博士论文
[1]弹载曲线轨迹单/双基SAR成像和定位方法研究[D]. 邓欢.西安电子科技大学 2018
[2]机动平台SAR大斜视成像算法研究[D]. 李震宇.西安电子科技大学 2017
[3]曲线运动轨迹SAR成像方法研究[D]. 唐世阳.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]机/星载宽幅SAR成像算法研究[D]. 杨军.西安电子科技大学 2014
[6]弹载SAR多种工作模式的成像算法研究[D]. 周鹏.西安电子科技大学 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
硕士论文
[1]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
[2]非直线运动轨迹SAR/ISAR参数估计与成像算法研究[D]. 王瀚昀.哈尔滨工业大学 2018
[3]一发多收MIMO雷达数据处理理论与方法研究[D]. 任翠霞.电子科技大学 2016
[4]一站固定式双基SAR成像算法研究[D]. 夏艳杰.西安电子科技大学 2014
[5]基于二维频谱的双站SAR成像技术研究[D]. 陈红寰.电子科技大学 2014
[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
本文编号：2950445
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