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InSAR回波信号与系统仿真研究

作　者: 张剑琦
导　师: 赵淑清
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 干涉合成孔径雷达回波信号仿真系统仿真多普勒参数估计测高精度
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

干涉合成孔径雷达技术是能够获取地面高精度数字高程信息的微波遥感技术。计算机仿真技术对深入理解干涉形成的机理,验证干涉数据处理算法的性能以及系统设计都非常有用。详细分析了正侧视模式下回波信号的频域表达式,在此基础上推导出了修正为适于斜视模式的回波信号频域表达式,给出了适于两种模式的二维频域InSAR回波仿真方法,并仿真了雷达迎坡缩短效应和波束斜视角。该方法解决了时域方法仿真分布目标或真实场景InSAR回波时效率低的问题。利用RD、CS成像算法,对生成的回波进行了成像仿真实验。进行了分布目标回波成像与干涉实验,验证了干涉系统中的基线去相关问题。详细分析了联合多普勒中心估计算法和最新的多普勒调频率估计算法--CMD算法,其中CMD算法中相关函数主瓣宽度不受初始值的影响,更适合相关峰值检测,用点目标回波经过距离向压缩后的数据对算法进行了仿真验证。用RD算法对真实原始数据进行了成像处理。利用基于频移的平地效应去除方法对干涉相位图进行了去平地处理。对影响测高精度的相位误差源(SAR系统幅相误差、IQ幅相不一致、调频率误差)进行了理论分析,推导出了误差源在成像后的目标处引入的相位误差。提出了基于InSAR点目标的高程提取法,避免了分布目标仿真中不利于定量仿真的缺点。用该方法仿真了不同误差源对目标处干涉相位和测高精度的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 国内外InSAR 的发展历史及其发展现状  9-12
  1.3 InSAR 信号仿真与系统仿真技术研究现状  12-13
  1.4 本文的主要内容及结构安排  13-14
第2章 InSAR 基础理论  14-25
  2.1 合成孔径雷达成像原理  14-17
  2.2 InSAR 测高原理  17-19
  2.3 目标模型  19-22
    2.3.1 目标几何模型  19-21
    2.3.2 目标散射模型  21-22
  2.4 评价指标  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章分布目标InSAR 回波信号仿真算法研究  25-37
  3.1 时域回波仿真方法  25-27
  3.2 二维频域回波仿真算法  27-32
    3.2.1 适于正侧视模式回波仿真算法  27-29
    3.2.2 适于斜视模式的频域回波仿真算法  29-31
    3.2.3 仿真步骤  31-32
  3.3 实验结果与分析  32-36
    3.3.1 点目标回波仿真与分析  32-35
    3.3.2 分布目标回波仿真与分析  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章 InSAR 数据处理  37-59
  4.1 成像算法  37-42
    4.1.1 RD 算法  37-39
    4.1.2 CS 算法  39-42
  4.2 多普勒参数估计  42-48
    4.2.1 多普勒中心估计  42-45
    4.2.2 多普勒调频率估计  45-48
  4.3 平地效应去除  48-50
    4.3.1 平地效应产生原理  48-49
    4.3.2 基于频移的平地效应去除  49-50
  4.4 实验结果分析  50-58
    4.4.1 回波成像与干涉实验  50-53
    4.4.2 多普勒参数估计实验  53-56
    4.4.3 去平地实验  56-57
    4.4.4 真实原始数据成像实验  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章 InSAR 系统仿真与分析  59-68
  5.1 影响测高误差的相位误差源分析  59-63
    5.1.1 系统幅相误差  59-60
    5.1.2 I/Q 幅相不一致  60-62
    5.1.3 调频率误差  62-63
  5.2 InSAR 点目标高程提取法  63-64
  5.3 实验结果与分析  64-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-74
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  74-76
致谢  76

InSAR回波信号与系统仿真研究

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