利用多普勒分辨的连续波SAR成像方法研究

发布时间：2017-09-08 05:10

  本文关键词：利用多普勒分辨的连续波SAR成像方法研究

  更多相关文章： 合成孔径雷达(SAR) 成像 连续波(CW) 多普勒 滤波反投影(FBP)

【摘要】：传统合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)采用宽带脉冲波形,为适应平台小型化、轻型化以及低功耗的发展要求,出现了调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,简称FMCW)SAR,这两种体制SAR均依赖宽带波形提供的高距离分辨率。论文主要研究利用多普勒分辨的连续波SAR成像方法,该方法利用连续波信号本身具有的高多普勒分辨率进行成像,不依赖发射波形的带宽,适用于窄带连续波SAR,在基于外部机会照射源的无源雷达领域也具有较好的应用前景。论文第一章回顾连续波(Continuous wave,简称CW)SAR的发展历程和现状,介绍传统CW SAR成像方法,并给出本文的研究背景和主要研究内容。论文第二章首先从波方程出发,推导通用雷达回波模型;然后建立可利用多普勒分辨的SAR成像数据模型,并分析该模型的特点;继而给出基于多普勒分辨的滤波反投影成像方法,通过对点扩展函数进行分析,剖析成像本质,并推导影响成像分辨率的主要因素。发射信号载频越高,信号积累时间越长,平台运动速率增大,都会提高成像分辨率,而SAR平台与目标间距离越远,分辨率降低。最后从成像视线方向和成像分辨率这两方面,与利用距离分辨的传统SAR成像方法进行对比。论文第三章通过仿真实验,验证利用多普勒分辨的CW SAR成像方法的可行性,明确各参数对成像性能的影响。仿真中以单频连续波为例,采用不同的载机配置,分别对点目标和区域目标进行仿真成像,并且针对固定的载机配置,逐一改变影响成像性能的各参数,给出成像结果,并进行对比分析。论文第四章将利用多普勒分辨的CW SAR成像方法应用于FMCW SAR,给出利用多普勒分辨的FMCW SAR成像算法。在单基模式下,采用不同带宽的FMCW信号对多点目标进行仿真成像,并对仿真结果进行对比分析,总结出利用多普勒分辨的CW SAR成像方法不受信号带宽限制,即使在窄带宽时也能获得良好距离分辨的特点。论文第五章以全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)信号为例,探讨利用多普勒分辨的成像方法在基于外部照射源的SAR领域的性能特点。首先对GPS信号的模糊函数进行分析,获得GPS信号的延时和多普勒分辨特点。然后以GPS卫星发射和机载接收的双基SAR系统为例,进行仿真实验,总结出利用多普勒分辨的成像方法适用于无源SAR领域。论文第六章对全文的研究工作进行了总结,并指出还需要进一步研究和解决的问题。
【关键词】：合成孔径雷达(SAR) 成像 连续波(CW) 多普勒 滤波反投影(FBP)
【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
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 引言14-15
• 1.2 CW SAR发展现状15-17
• 1.3 传统CW SAR成像方法概述17-18
• 1.3.1 改进的RD算法17
• 1.3.2 改进的FS算法17-18
• 1.4 本文研究背景和主要研究内容18-21
• 1.4.1 本文研究背景18-19
• 1.4.2 本文主要研究内容19-21
• 第二章 利用多普勒分辨的CW SAR成像方法21-38
• 2.1 引言21
• 2.2 回波模型21-24
• 2.2.1 基于波方程的雷达回波模型21-22
• 2.2.2 CW SAR回波模型22-24
• 2.3 成像原理24-29
• 2.3.1 成像数据模型24-26
• 2.3.2 基于FBP原理的成像方法26-28
• 2.3.3 成像算法流程28-29
• 2.4 成像性能分析29-37
• 2.4.1 PSF分析29-32
• 2.4.2 分辨率分析32-35
• 2.4.3 与利用距离分辨的方法对比35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 仿真实验验证与结果分析38-70
• 3.1 引言38
• 3.2 仿真设置38-39
• 3.2.1 场景设置38
• 3.2.2 成像几何38-39
• 3.2.3 成像参数设置39
• 3.3 点目标成像仿真结果及分析39-66
• 3.3.1 静止发射/直线孔径接收SAR39-44
• 3.3.2 静止发射/抛物线孔径接收SAR44-48
• 3.3.3 静止发射/全圆孔径接收SAR48-53
• 3.3.4 静止发射/部分圆孔径接收SAR53-57
• 3.3.5 静止发射/有波动的全圆孔径接收SAR57-62
• 3.3.6 直线孔径发射/不同孔径接收SAR62-66
• 3.4 区域目标成像仿真结果及分析66-69
• 3.4.1 静止发射/不同孔径接收SAR66-68
• 3.4.2 直线孔径发射/不同孔径接收SAR68-69
• 3.5 本章小结69-70
• 第四章 利用多普勒分辨的FMCW SAR成像方法70-76
• 4.1 引言70
• 4.2 成像算法70-72
• 4.3 仿真验证72-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 利用多普勒分辨的GPS SAR成像方法76-86
• 5.1 引言76
• 5.2 GPS信号形式76-78
• 5.3 GPS信号模糊函数分析78-82
• 5.3.1 GPS信号单基模糊函数78-79
• 5.3.2 GPS信号双基模糊函数79-82
• 5.4 利用多普勒分辨的GPS SAR成像仿真82-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第六章 结束语86-88
• 参考文献88-93
• 致谢93-94
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文94

【参考文献】

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本文编号：812060