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地基SFCW SAR差分干涉测量技术研究

作　者: 张祥
导　师: 陆必应
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 地基合成孔径雷达 步进频连续波 差分干涉测量 复图像配准 大气效应影响
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


地基步进频连续波(Stepped Frequency Continuous Wave,SFCW)合成孔径雷达(SAR)差分干涉测量技术可获得亚毫米级的测量精度,具有远距离、大范围、连续空间覆盖的实时监测能力,在人造大型建筑物和地表形变监测领域具有广泛的应用前景。本文在建立地基SFCW SAR观测模型和差分干涉测量信号处理流程的基础上,围绕如何提高地基SFCW SAR系统的测量精度,研究了地基SFCW SAR差分干涉测量中若干关键技术。首先,建立了地基SFCW SAR系统的观测模型,而后结合观测模型分析了步进频率连续波距离综合和方位合成孔径成像原理,给出了地基SFCW SAR差分干涉测量数据处理流程。对影响地基SAR差分干涉测量精度的主要因素—观测平台的不稳定性、系统频率的不稳定性、干涉相位误差和形变真值解算误差进行了仿真分析。其次,研究了地基SFCW SAR差分干涉测量中的两个关键技术问题—地基SAR复图像亚像素级配准和大气效应影响校正技术。在地基SAR复图像配准方面,在研究SAR复图像配准的步骤和常用方法的基础上,采用基于Fourier-Mellin变换和相干系数法相结合的复图像配准方法实现了地基SAR复图像的配准,通过实测图像数据验证,获得了亚像素级配准精度。在大气效应影响校正方面,深入分析了大气效应对地基SAR差分干涉测量的影响,研究了人工控制点校正法和气象数据校准法,提出了大气效应影响校正试验方案,验证了其校正效果,提高了地基SFCW SAR差分干涉测量精度。然后,利用已有的地基SFCW SAR系统,设计了差分干涉位移测量试验,检验了地基SFCW SAR系统地差分干涉测量性能,获得了亚毫米级测量精度,实现了对目标形变的高动态、高精度测量。最后,将地基SFCW SAR差分干涉测量技术应用于墙后人体动目标探测,提出了一种图像差分和干涉相位相结合的动目标检测方法;在传统的图像差分变化检测的基础上,进行进一步的干涉相位检测,在相同检测概率前提下极大降低了虚警率。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 课题研究背景及意义  12-14
  1.2 研究和发展现状  14-18
    1.2.1 典型的地基SFCW SAR 差分干涉测量系统  15-16
    1.2.2 关键技术研究现状  16-18
  1.3 论文主要工作及内容安排  18-20
第二章 地基 SFCW SAR 差分干涉测量  20-33
  2.1 引言  20
  2.2 地基SFCW SAR 差分干涉测量技术原理  20-25
    2.2.1 地基SFCW SAR 系统观测模型  20-21
    2.2.2 步进频率连续波技术  21-23
    2.2.3 SAR 成像技术  23-24
    2.2.4 差分干涉测量技术  24-25
  2.3 地基SFCW SAR 差分干涉测量数据处理流程  25-26
  2.4 影响测量精度因素分析  26-31
    2.4.1 观测平台的不稳定性  27
    2.4.2 系统工作频率的不稳定性  27-28
    2.4.3 干涉相位误差  28-29
    2.4.4 形变真值解算误差  29-31
    2.4.5 测量精度影响因素小结  31
  2.5 小结  31-33
第三章 地基SAR 复图像配准和大气效应影响校正  33-49
  3.1 引言  33
  3.2 地基SAR 复图像配准  33-41
    3.2.1 SAR 复图像配准一般步骤  33-34
    3.2.2 SAR 复图像配准常用方法  34-36
    3.2.3 地基SAR 复图像配准  36-41
  3.3 大气效应影响校正  41-48
    3.3.1 大气效应对地基SAR 干涉相位的影响  41-43
    3.3.2 大气效应影响校正方法  43-45
    3.3.3 大气效应影响校正试验  45-48
  3.4 小结  48-49
第四章 地基 SFCW SAR 差分干涉测量应用  49-63
  4.1 引言  49
  4.2 地基 SFCW SAR 雷达系统介绍  49-52
  4.3 位移测量试验  52-55
    4.3.1 试验场景设置  52-53
    4.3.2 试验结果与分析  53-55
  4.4 穿墙人体动目标探测应用  55-62
    4.4.1 墙后人体动目标检测方法  55-58
    4.4.2 穿墙人体动目标探测试验  58-59
    4.4.3 试验结果与分析  59-62
  4.5 小结  62-63
第五章 结束语  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-71
作者在学期间取得的学术成果  71

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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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