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双基地线阵三维成像SAR技术的研究

作　者: 曾涛
导　师: 张晓玲
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 三维成像SAR 栅瓣模糊函数 BP算法
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 93次
引　用: 2次
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内容摘要

单激励线阵三维成像合成孔径雷达(SAR:Synthetic Aperture Radar)系统是一种新体制SAR系统,它克服了传统二维成像SAR系统的阴影效应、几何畸变等缺点,可以对观测区域进行三维成像,非常适合于复杂场景的三维成像。双基地合成孔径雷达(BiSAR)系统是传统单站SAR系统的延伸,与传统单站SAR系统相比,它具有获取目标信息丰富、隐蔽性强、抗干扰性强等优点。双基地线阵三维成像SAR系统将单激励线阵三维成像SAR系统扩展到双基地体制,同时它继承了单激励线阵三维成像SAR系统和双基地SAR系统的优点,我们采用收发双线阵模式,提高了切航迹向分辨率、增强了线阵天线布阵的灵活性以及扩展了收发天线相位中心轨迹的多样性。因此,在民事应用和军事应用中具有很重要的作用,是当前雷达成像应用的研究热点。本文主要研究了双基地双线阵三维成像SAR系统的成像机理、成像算法和天线相位中心轨迹阵优化问题,主要内容如下:1.首先阐述了单站模式下单激励线阵三维成像SAR系统的工作模式和回波模型以及三维成像条件;然后建立了双基地双线阵三维成像SAR系统的工作模式和回波模型,并推导出它的三维重建条件。2.从PCA(相位中心近似原理)和方向图两方面研究了多输入多输出线阵天线的等效合成原理;研究双基地双线阵三维成像SAR系统的三维成像算法,通过算法仿真论证双基地双线阵三维成像SAR系统三维重建的可行性;最后推导出双基地双线阵三维成像SAR系统的系统分辨率,并与其他双基地三维成像SAR系统进行比较分析。3.建立双基地双线阵三维成像SAR系统的空间模糊函数,针对天线相位中心轨迹对主旁瓣特性的影响,分别推导出周期轨迹和随机轨迹下的距离向法平面的二维模糊函数,并给出了几种典型轨迹的距离向法平面的二维模糊函数,对比分析其主瓣、旁瓣特性;论证了在最小均方差准则下的最优天线相位中心轨迹是二次曲线分布。4.针对线阵三维成像SAR系统中的栅瓣问题,在单激励线阵三维成像SAR系统模型基础上,提出了一种基于对称相位抑制栅瓣的方法。首先介绍和分析了均匀线阵天线的栅瓣问题及常规抑制栅瓣的方法。然后对基于对称相位抑制栅瓣的方法的原理进行分析,建立回波模型,推导出距离向法平面二维模糊函数,分析它的栅瓣情况,通过仿真证实此方法的可行性。最后将本方法拓展到基于多对对称相位的模式下,并进行栅瓣分析。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 研究概况及动态  11-12
  1.3 本文的结构安排  12-14
第二章双基地双线阵三维成像SAR 系统基本理论  14-27
  2.1 引言  14-15
  2.2 单激励线阵三维SAR 系统原理  15-19
    2.2.1 信号模型  15-16
    2.2.2 单激励线阵三维成像SAR 重建的基本条件  16-19
  2.3 双基地双线阵三维成像SAR 系统原理  19-26
    2.3.1 信号模型  19-21
    2.3.2 双基地双线阵三维成像SAR 重建的基本条件  21-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章双基地双线阵三维SAR 成像算法及分辨率分析  27-41
  3.1 引言  27
  3.2 MIMO 雷达等效原理  27-31
    3.2.1 基于相位中心近似原理的解释  27-30
    3.2.2 基于天线方向图的解释  30-31
  3.3 三维BP 成像算法  31-34
  3.4 双基地双线阵三维SAR 空域分辨率分析  34-39
    3.4.1 双基地双线阵三维SAR 空域分辨率分析  34-37
    3.4.2 不同双基地三维SAR 系统空域分辨率的比较  37-39
  3.5 本章小结  39-41
第四章双基地双线阵三维 SAR 天线相位中心轨迹分析  41-69
  4.1 引言  41
  4.2 模糊函数  41-43
  4.3 天线相位中心对模糊函数的影响  43-65
    4.3.1 周期曲线运动轨迹  43-61
    4.3.2 伪随机运动轨迹  61-65
  4.4 天线相位中心轨迹优化  65-68
  4.5 本章小结  68-69
第五章线阵三维SAR 栅瓣抑制的研究  69-85
  5.1 引言  69
  5.2 线阵天线的栅瓣分析  69-72
  5.3 基于对称相位抑制栅瓣的方法原理  72-79
    5.3.1 信号模型  72-74
    5.3.2 距离向法平面二维模糊函数  74-75
    5.3.3 栅瓣分析  75-79
  5.4 基于对称相位抑制栅瓣方法的仿真论证  79-82
  5.5 多对对称相位抑制栅瓣的分析  82-83
  5.6 本章小结  83-85
第六章总结与展望  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-91
攻读硕士期间取得的研究成果  91-92
个人简历  92-93

双基地线阵三维成像SAR技术的研究

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