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机载环视SAR海面特性和舰船目标检测算法研究

发布时间:2021-12-16 11:55
  海面监视是军事和民事应用中研究的重点和热点,机载环视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)能够进行360度的扫描,实现海面的广域监视。海面是运动的,具有空变和时变特性,以至于海面的散射特性是复杂的,会出现强的海杂波,尤其在高海况下,海杂波的分布拖尾严重,海杂波的统计分布模型的研究是非常重要的,这将影响到目标的检测性能。由于海杂波的复杂性,海杂波下的舰船目标监视问题一直是研究的难点。因此,本文主要针对机载环视SAR的海面特性和舰船目标检测两个方面进行了研究,主要内容包含以下方面:1、研究了海面洋流的估计方法。环视SAR是一种新颖的成像模式,系统天线沿着飞行方向进行360度扫描,提供了一种估计洋流速度的有效技术。载机平台运动补偿后,海面运动导致了多普勒中心的偏移,对于机载环视SAR不同的扫描角多普勒中心偏移量是不同的,所以文中利用360度不同扫描角下的多普勒中心偏移量进行海面洋流速度的估计。提出的算法首先提取不同扫描角的多普勒中心偏移量,并且考虑了方位指向引起的补偿误差。最后,利用最小二乘方法估计洋流速度的沿航迹速度和交叉航迹速度分量。在实验分析中,我们利... 

【文章来源】:西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:122 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

机载环视SAR海面特性和舰船目标检测算法研究


Envisat-1卫星雷达和Envisat和ERS2编队飞行图

海面观测,数据,卫星系统


6图1.5 TerraSAR 接收的海面观测数据中海(COSMO-SkyMed)卫星系列国防部和航天局联合资助的第四颗 COSMO-SkyMed ed-4)在 2010 年 11 月 6 日发射[50],能够进行军民两用,之以及 2018 年 10 月先后发射了 3 颗 COSMO-SkyMed 卫星大利的第一代侦查卫星系统完成,四颗卫星型号/性能ed 系列卫如图 1.6 所示,于 2011 年开始进入全系统工作,四颗卫星的运行轨道相同,均匀的分布在距地球约 620k据用户的应用需求,COSMO-SkyMed 卫星系统具有多极化和干涉等工作能力,系统工作频带为 X-band,其分辨幅宽的范围为 10km-200km,能够实现船只监测、海洋监测等。

示意图,卫星,示意图


(a) COSMO-SkyMed 卫星示意图 (b) 4 个卫星运行轨道运行图图1.6 COSMO-SkyMed 卫星示意图(5) 高分三号卫星高分三号(GF-3)是我国自主研制发射的第一颗分辨率能够达到1m的民用SAR星[51],工作在 C 波段,高分三号卫星如图 1.7(a)所示,它具有双通道、多极化、高辨、大成像幅宽、多成像模式和高辐射精度的特性。GF-3 能够实现 12 种的成像模式分辨率的变化范围为 1m-500m,相应的幅宽的范围是 10km-650km。GF-3 的平台有高供电能力,最大的峰值功率为 15360 瓦,最大的平均的功耗有 8000 瓦,天线装配和热控制能力较高,全阵面的温度优于 7 度,卫星的姿态控制精度和稳定性较高具有连续的两维姿态导引机动的能力,能够长时间的对地面、海面等地物场景进行像,观测的影像图如图 1.7(b)所示,实现对海洋领域、减灾领域、水力领域和气象域等的观测,其中海洋领域的应用有海面目标检测(舰船、岛礁等)、海浪和海面风等[52],其单天线双孔径 ATI 模式能够应用于海面流场的测量和监视[53]。

【参考文献】:
期刊论文
[1]高分三号卫星总体设计与关键技术[J]. 张庆君.  测绘学报. 2017(03)
[2]高分三号卫星ATI模式海表面流场测量性能分析[J]. 王文煜,谢春华,袁新哲,何志华,丁泽刚.  航天器工程. 2017(01)
[3]国外SAR卫星最新进展与趋势展望[J]. 陈筠力,李威.  上海航天. 2016(06)
[4]基于合成孔径雷达的海警舰船检测与监视[J]. 张梅.  舰船电子工程. 2015(12)
[5]中国海洋安全观的历史分析[J]. 张耀.  新疆师范大学学报(哲学社会科学版). 2015(02)
[6]改进的机载SAR多普勒中心估计方法[J]. 王霖郁,闫龙,王玥坤.  测绘学报. 2010(03)
[7]海杂波后向散射特性仿真分析[J]. 杨芊,盛文,崔海涛,江巍.  舰船电子工程. 2008(09)
[8]海杂波尖峰特性研究及仿真分析[J]. 杨俊岭,李大治,万建伟,皇甫堪.  系统仿真学报. 2007(08)
[9]空时自适应处理的直接数据域方法[J]. 文小琴,韩崇昭.  系统仿真学报. 2005(12)
[10]一种改进的DPCA运动目标检测方法[J]. 郑明洁,杨汝良.  电子学报. 2004(09)

博士论文
[1]多通道海杂波建模及海面目标信息获取[D]. 辛志慧.西安电子科技大学 2017
[2]复杂场景下多通道阵列自适应目标检测算法研究[D]. 高永婵.西安电子科技大学 2015
[3]星载稀疏成像及动目标检测处理方法研究[D]. 杨东.西安电子科技大学 2015
[4]天基AMTI雷达信号处理若干关键技术研究[D]. 汤春林.电子科技大学 2012
[5]垂直航迹/沿航迹干涉合成孔径雷达信号处理技术研究[D]. 索志勇.西安电子科技大学 2008
[6]极化SAR图像海面船只监测方法研究[D]. 李海艳.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2007
[7]合成孔径雷达动目标检测和成像研究[D]. 郑明洁.中国科学院研究生院(电子学研究所) 2003

硕士论文
[1]基于环视SAR数据的雷达运动参数估计[D]. 赵亮.南京航空航天大学 2014
[2]基于信号的环视SAR成像参数估计方法研究[D]. 陈功伯.南京航空航天大学 2012
[3]环视SAR双模式成像算法研究[D]. 金雪松.南京航空航天大学 2009
[4]环视合成孔径雷达成像算法研究[D]. 高叶盛.南京航空航天大学 2007



本文编号:3538092

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