机载滑动聚束合成孔径雷达成像研究

发布时间：2017-08-31 02:18

  本文关键词：机载滑动聚束合成孔径雷达成像研究

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【摘要】：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种全天候、全天时、作用距离远以及高分辨率的微波成像系统,它的诸多优点使它在军事和民用领域都有着广泛的应用。由于对合成孔径雷达技术在各种情况下应用的不断追求,目前已经发展出了多种不同工作模式下的SAR系统。传统的SAR有两种常见的工作模式:条带模式和聚束模式。随着SAR成像技术的不断发展,结合这两种模式各自的优点,又发展出了滑动聚束模式。滑动聚束模式既解决了聚束模式成像场景大小受限的问题,又解决了条带模式下方位分辨率受限的问题,在成像场景大小和方位分辨率之间能够找到很好的平衡点。因此,滑动聚束模式成像更具有实际研究价值。基于上述背景,本文完成的主要工作如下:(1)从成像几何模型、方位多普勒频率、方位分辨率以及距离徙动等方面分析对比了条带模式、聚束模式和滑动聚束模式之间的区别与联系,总结了滑动聚束模式与条带模式和聚束模式相比,所具有的优缺点。另外,分析并建立了机载滑动聚束SAR成像模型,推导出滑动聚束模式SAR回波信号方程。(2)分析了传统波数域(?K)成像算法,针对大斜视成像,研究了斜视?K算法。以斜视?K算法为基础,采用划分子孔径处理的方法,提出了基于?K算法的方位Scaling子孔径成像算法,解决了滑动聚束SAR成像处理中的方位频谱混叠问题。此外,针对子孔径划分方法,详细分析和推到了子孔径的划分准则,提出了相应的子孔径划分方法。最后通过点目标仿真以及实测数据的处理对算法理论加以验证。(3)基于经典的相位梯度自聚焦(PGA)算法,结合秩一相位估计(ROPE)算法,研究了PGArope自聚焦算法。针对滑动聚束模式下由于合成孔径时间过长而带来累积运动误差的问题,基于划分子孔径减少误差积累的思想,研究了PGArope-MD子孔径自聚焦算法,并对该算原理进行了详细分析。最后通过实测数据的处理对算法理论加以验证。
【关键词】：合成孔径雷达 滑动聚束模式 子孔径成像 ωK算法 自聚焦算法 PGA
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 引言12-13
• 1.2 研究背景及意义13-14
• 1.3 滑动聚束SAR发展情况14-18
• 1.3.1 国内外发展情况14-17
• 1.3.2 SAR成像算法发展情况17-18
• 1.4 本文主要工作与安排18-21
• 第二章 滑动聚束SAR分析21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 三种SAR模式比较21-27
• 2.2.1 成像几何模型21-22
• 2.2.2 多普勒历程22-25
• 2.2.3 方位分辨率25-26
• 2.2.4 距离徙动26-27
• 2.2.5 比较总结27
• 2.3 滑动聚束SAR几何模型27-29
• 2.3.1 滑动聚束模型27-28
• 2.3.2 滑动聚束点目标回波方程28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 滑动聚束SAR成像算法30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 波数域算法30-33
• 3.2.1 正侧视波数域算法30-32
• 3.2.2 斜视波数域算法32-33
• 3.3 子孔径算法33-36
• 3.3.1 子孔径算法原理34-35
• 3.3.2 子孔径算法流程35-36
• 3.4 点目标仿真36-41
• 3.4.1 波数域算法点目标仿真36-39
• 3.4.2 子孔径算法点目标仿真39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 子孔径划分技术42-53
• 4.1 引言42
• 4.2 斜视滑动聚束多普勒历程分析42-44
• 4.3 子孔径划分方法44-48
• 4.3.1 子孔径长确定44
• 4.3.2 子孔径重叠率确定44-46
• 4.3.3 划分原理分析46-47
• 4.3.4 划分流程47-48
• 4.4 实验仿真48-52
• 4.4.1 点目标仿真48-51
• 4.4.2 实测数据仿真51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 自聚焦算法53-66
• 5.1 引言53
• 5.2 运动误差模型53-54
• 5.3 PGArope自聚焦算法54-58
• 5.3.1 原始PGA算法55-56
• 5.3.2 ROPE算法56-57
• 5.3.3 PGArope算法57-58
• 5.4 PGArope-MD自聚焦算法58-61
• 5.4.1 SPE拼接问题59-60
• 5.4.2 PGArope-MD算法原理60-61
• 5.5 实测数据处理61-65
• 5.5.1 PGArope算法实验处理61-63
• 5.5.2 PGArope-MD算法实验处理63-65
• 5.6 本章小结65-66
• 第六章 结束语66-68
• 6.1 工作总结66-67
• 6.2 未来展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 班阳阳;张劲东;陈家瑞;邱晓燕;;后向投影成像算法的GPU优化方法研究[J];雷达科学与技术;2014年06期

2 蒋锐;朱岱寅;沈明威;朱兆达;;基于投影近似子空间跟踪技术的自聚焦算法[J];电子学报;2012年06期

3 韩冰;张永军;胡东辉;黄丽佳;;星载滑动聚束SAR成像模型误差校正方法研究[J];电子与信息学报;2011年07期

4 张澄波;综合孔径雷达[J];中国科学院院刊;1987年04期

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本文编号：762868