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环视SAR双模式成像算法研究

作　者: 金雪松
导　师: 李勇
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 合成孔径雷达 线性距离多普勒算法 多普勒波束锐化 环视扫描模式 双条带成像 几何失真校正 参数设计 误差分析
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


合成孔径雷达(SAR)是现代遥感领域的一项重要技术,能够全天时、全天候、远距离地对地面景物进行高分辨成像,具有重要的军用和民用价值。经典的SAR成像模式包括条带式、聚束式和扫描式,雷达工作在这三种模式下,成像区域均位于雷达平台飞行航迹的一侧。区别于传统的SAR工作模式,本文研究了两种成像模式——环视成像模式以及双条带成像模式,环视SAR能够对雷达平台下方的环形区域进行测绘成像;双条带SAR是对环视成像模式的扩展,能够得到雷达平台两侧区域的高分辨SAR图像,兼顾了图像场景范围大和分辨率高的特点,并提高了成像效率。全文主要内容概括如下:第一章绪论回顾了SAR技术的发展历史,介绍了目前国内外SAR技术的发展情况并说明了本文的研究背景和研究内容。第二章详细介绍了两种能工作在大斜视情况下的雷达成像算法,即多普勒波束锐化(DBS)技术和线性距离多普勒(LRD)算法,分析比较了实波束成像(RBM)、DBS和SAR三种雷达成像方式的优缺点及应用场合,并通过处理实测数据加以验证。第三章阐述了环视SAR成像算法原理,通过点目标仿真分别得到了雷达平台水平飞行和俯冲飞行状态下的环视SAR图像。研究了一种不降低环视SAR图像分辨率且实时性较高的环视成像算法改进流程,实测数据处理结果验证了有效性。第四章在环视SAR成像的基础上,研究了一种新的双条带成像模式,提出了满足图像分辨率和无缝拼接条件的系统参数优化设计准则,并通过点目标仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。第五章分析了环视SAR系统中天线扫描角度测量误差和雷达天线相位中心(APC)位置测量误差对成像几何失真校正的影响,并研究了一种基于回波信号的雷达APC高度估计方法,能有效改善环视SAR成像质量。第六章结束语对全文工作进行了总结,并指出了当前工作中的不足和下一步工作方向。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 引言  12
  1.2 雷达成像技术发展历史  12-14
    1.2.1 合成孔径雷达起源  12-13
    1.2.2 国外雷达成像技术发展及现状  13-14
    1.2.3 国内雷达成像技术发展及现状  14
  1.3 雷达基本成像模式  14-15
  1.4 论文研究内容  15-17
第二章 斜视工作方式下雷达成像算法  17-32
  2.1 引言  17
  2.2 多普勒波束锐化技术  17-23
    2.2.1 多普勒分辨理论  17-20
    2.2.2 DBS 成像信号处理过程  20-22
    2.2.3 DBS 信号处理流程图  22-23
  2.3 线性RD 算法  23-28
    2.3.1 距离对准  25-27
    2.3.2 相位补偿  27
    2.3.3 线性RD 算法信号处理流程图  27-28
  2.4 三种雷达成像方式比较  28-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章 环视SAR 成像算法研究  32-56
  3.1 引言  32
  3.2 环视合成孔径雷达工作原理  32-36
    3.2.1 环视成像几何关系模型  32-34
    3.2.2 分辨率和孔径时间计算  34
    3.2.3 回波的多普勒带宽及脉冲重复频率  34-35
    3.2.4 天线扫描几何和扫描角速度  35-36
  3.3 环视成像处理算法  36-39
    3.3.1 子图成像算法  36-37
    3.3.2 几何失真校正  37-38
    3.3.3 图像拼接  38-39
    3.3.4 环视成像信号处理流程图  39
  3.4 仿真与实测数据成像结果及分析  39-50
    3.4.1 仿真成像结果与分析  39-49
    3.4.2 实测数据处理结果  49-50
  3.5 一种改进的环视成像处理流程  50-55
    3.5.1 流程改进依据  50-52
    3.5.2 环视成像信号处理改进流程  52-53
    3.5.3 实测数据成像结果  53-55
  3.6 本章小结  55-56
第四章 双条带SAR 成像算法研究  56-66
  4.1 引言  56-57
  4.2 算法介绍  57
  4.3 系统参数设计  57-60
    4.3.1 距离向与方位向分辨率  57-59
    4.3.2 天线扫描速度和有效扫描角度  59-60
  4.4 双条带SAR 信号处理流程  60-61
  4.5 计算机仿真与实测数据验证  61-65
    4.5.1 计算机仿真验证  61-63
    4.5.2 实测数据验证  63-65
  4.6 本章小结  65-66
第五章 环视SAR 误差分析及补偿技术研究  66-76
  5.1 引言  66-67
  5.2 天线扫描角度测量分析  67-70
  5.3 雷达APC 位置测量误差分析  70-72
  5.4 环视SAR 子图成像真实宽度特征分析  72-73
  5.5 基于图像能量最大值的雷达APC 高度估计  73-74
  5.6 环视SAR 实测数据处理  74-75
  5.7 本章小结  75-76
第六章 结束语  76-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
在校期间科研成果  82

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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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