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基于混合式SAR/ISAR处理的海上目标成像研究

作　者: 孟召辰
导　师: 宿富林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 混合式SAR/ISAR 舰船目标成像 动目标运动补偿
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


微波成像雷达是一种高分辨率雷达，依靠发送大时宽-带宽积的线性调频信号获得距离向的高分辨；依靠雷达或目标的运动形成虚拟阵列，相干积累获得方位向的高分辨。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar， SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar， ISAR)是成像雷达的两种基本模式，SAR成像依靠的是雷达平台的运动，ISAR成像依靠的是目标自身的有效转动。利用机载SAR系统对海上舰船目标成像时，雷达和目标都是运动的，雷达系统为典型的混合式SAR/ISAR。机载SAR在对海上舰船目标录取回波过程中，平台和动目标的运动共同影响，给运动补偿带来了很大困难。解决这个问题有三种思路：(1).在SAR成像中对动目标运动补偿；(2).在ISAR成像中对平台运动补偿；(3).分析两者运动对成像的影响，结合SAR和ISAR的原理统一补偿，即混合式补偿。本文采用第(3)种思路的混合式补偿的方法，并且将混合补偿问题分开解决，即在SAR中补偿对SAR成像有影响的运动部分，在ISAR中补偿对ISAR成像有影响的运动部分。文章的内容概述如下：1.介绍了机载雷达对舰船目标成像的基本原理，分析了海上舰船目标的SAR成像的特点，建立了机载SAR对海上目标成像的基本模型，分析了距离徙动对SAR成像的影响。2.雷达平台的非理想运动是影响SAR场景成像效果的主要因素，准确可靠的多普勒参数估计是补偿的前提。本文介绍了几种常用基于回波的参数估计方法，并且利用估计的回波参数校正雷达平台的非理想运动。3.目标的运动会造成场景局部区域的模糊和散焦。本文分析了ISAR成像和SAR成像原理和成像方法的异同点，利用它们的目标回波相位历史的联系性，建立了从SAR系统中重建动目标“ISAR”回波数据的方法和流程。4.平动分量对ISAR成像没有贡献，使回波距离单元的包络和相位产生移动，为了实现脉冲的相干积累是必须补偿掉。本文比较了多种常用的距离单元对齐的方法，分析了基于参数估计的对比度最大准则的自聚焦。降低了动目标图像的散焦和重影现象，提高了舰船目标的ISAR图像质量。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景及研究意义  9-11
  1.2 国内外在该方向的研究现状  11-13
    1.2.1 SAR的动目标检测与成像  11-12
    1.2.2 混合式SAR/ISAR成像  12-13
  1.3 本文主要工作  13-15
第2章 SAR成像原理  15-25
  2.1 引言  15
  2.2 SAR的基本概念  15-17
  2.3 原始正侧视RD成像算法  17-19
  2.4 SAR的距离徙动分析  19-20
  2.5 单支路(I)实数据恢复正交I/Q数据  20-22
  2.6 RD算法的SAR成像仿真  22-24
  2.7 本章小结  24-25
第3章 SAR成像的参数估计和运动补偿  25-40
  3.1 引言  25
  3.2 多普勒中心频率估计  25-28
    3.2.1 功率谱峰值法  25-27
    3.2.2 自相关函数法  27-28
  3.3 多普勒调频率估计  28-31
  3.4 Radon-Wigner-Distribution多普勒参数估计法  31-34
    3.4.1 Wigner-Ville分布  31-32
    3.4.2 Radon-Wigner变换(RWT)  32-33
    3.4.3 实验仿真和实测数据估计  33-34
  3.5 运动补偿  34-39
    3.5.1 距离走动校正算法  35-37
    3.5.2 基于多普勒调频率的运动补偿  37-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章 动目标的运动补偿和重聚焦  40-57
  4.1 引言  40
  4.2 ISAR成像原理  40-43
    4.2.1 转台模型  40-42
    4.2.2 直线运动模型  42-43
  4.3 舰船目标数据提取  43-46
  4.4 距离对齐  46-52
    4.4.1 包络对齐的相关方法  46-47
    4.4.2 包络对齐的最小熵方法  47-48
    4.4.3 实测数据处理结果  48-52
  4.5 ISAR相位聚焦  52-56
    4.5.1 基于Radon变换的径向速度估计  52-53
    4.5.2 基于图像对比度的径向加速度估计  53-54
    4.5.3 实验结果与分析  54-56
  4.6 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 数据、图像处理及录取
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