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两种宽带雷达的SAR成像方法及试验应用

作　者: 姜沛
导　师: 赵宏钟；朱永锋
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 宽带雷达线性调频(LFM) 频率步进(SF) 距离成像带宽合成合成孔径成像(SAR) 速度补偿自聚焦试验应用
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

合成孔径雷达(SAR)是一种具有高分辨率的主动式微波成像雷达,具有全天候、全天时工作的优点,并有良好的植被和地面穿透能力,因而在军事和民用领域都得到了广泛的应用和发展。本文针对两种常用的宽带雷达体制:线性调频(LFM)和频率步进(SF),深入研究了这两种体制雷达的SAR成像方法和具体实现途径,完成了试验验证。主要工作总结如下:第一章绪论部分结合课题研究背景和意义,介绍了SAR成像技术的研究现状和发展趋势,并对本文所做的主要工作进行了概括。第二章主要围绕两种体制雷达的距离维高分辨成像技术展开研究。首先建立线性调频信号体制雷达目标回波模型,结合模型详细分析了脉冲压缩和解线频调两种距离成像方式;然后建立了频率步进信号体制雷达目标回波模型,研究了IFFT合成与带宽合成两种距离成像方法,在此基础上提出了改进的带宽合成算法。仿真结果验证了改进算法的有效性。第三章研究线性调频信号体制雷达的SAR成像问题,首先分析了方位高分辨原理,然后研究了基本的R-D算法和结合SPECAN处理的R-D算法两种算法,并分别做了点目标SAR成像仿真。最后在车载LFM雷达SAR系统的成像试验中采用结合SPECAN处理的R-D算法完成了某港口区域的SAR成像,试验结果验证了算法的有效性。第四章研究频率步进信号体制雷达的SAR成像问题,首先比较了频率步进雷达SAR系统与LFM雷达SAR系统的区别,分析了频率步进信号参数设计问题。然后给出了正侧视情况下频率步进信号体制雷达的速度补偿方法及SAR成像算法流程,通过仿真和外场轨道式正侧视SAR试验验证了算法的有效性。最后给出基于RADON变换的频率步进信号体制雷达斜视SAR速度补偿方法,以及斜视SAR自聚焦成像算法流程,该算法在外场轨道式斜视SAR试验中得到了某厂区的SAR图像,验证了算法的有效性。第五章对本文内容进行了系统的总结,并对下一步工作进行了展望。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-17
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  13-15
  1.3 本文主要工作及内容安排  15-17
第二章距离高分辨成像技术  17-32
  2.1 引言  17
  2.2 线性调频信号距离成像  17-23
    2.2.1 线性调频信号模型  18-20
    2.2.2 脉冲压缩  20-22
    2.2.3 解线频调法  22-23
    2.2.4 高分辨距离成像仿真  23
  2.3 频率步进信号距离成像  23-31
    2.3.1 SF 雷达发射与回波信号模型  23-24
    2.3.2 目标速度对距离成像的影响  24-26
    2.3.3 采用带宽合成法的SF 雷达距离成像  26-27
    2.3.4 基于LMSF 信号带宽合成的距离成像  27-28
    2.3.5 仿真结果及分析  28-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 LFM 雷达的合成孔径成像与试验  32-45
  3.1 引言  32
  3.2 方位向高分辨原理  32-34
  3.3 LFM 雷达SAR 回波模型  34-35
  3.4 LFM 雷达SAR 成像算法  35-44
    3.4.1 算法简介与选择  35-36
    3.4.2 基本的R-D 算法  36-39
    3.4.3 结合SPECAN 处理的R-D 算法  39-42
    3.4.4 LFM 雷达SAR 成像试验与数据处理  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章 SF 雷达的合成孔径成像与试验  45-70
  4.1 引言  45
  4.2 SF 雷达SAR 成像实验系统参数设计选择  45-47
    4.2.1 频率步进量△f  45-46
    4.2.2 子脉冲个数N  46
    4.2.3 脉冲重复周期T_r  46
    4.2.4 脉冲宽度?  46
    4.2.5 采样时间间隔T_s  46-47
  4.3 SF 雷达SAR 系统正侧视成像算法及试验  47-54
    4.3.1 算法原理  47-49
    4.3.2 仿真结果及分析  49-52
    4.3.3 SF 雷达SAR 成像系统试验与数据处理  52-54
  4.4 SF 雷达SAR 系统斜视成像算法及试验  54-69
    4.4.1 斜视成像算法分析  54-65
    4.4.2 SF 雷达SAR 系统斜视成像试验与数据处理  65-69
  4.5 本章小结  69-70
第五章结束语  70-72
  5.1 本文工作总结  70
  5.2 下一步工作展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
作者在学期间取得的学术成果  77

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