發(fā)布時間：2018-01-10 06:00

  本文關(guān)鍵詞：基于微波探測雷達的冰層厚度反演算法的研究與實現(xiàn)　出處：《電子科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 海冰探測 FMCW雷達系統(tǒng) 冰層截面成像 FMCW-SAR

【摘要】：海洋占據(jù)著全球面積的71%,輕微的變化都可能給人類社會和全球氣候帶來很大的影響。海冰是海洋的重要組成部分,是海洋環(huán)境變化的主要因素之一,因此對海冰的探測一直是海洋探測領(lǐng)域的一個研究重點。由于海冰本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,相比其他海洋探測領(lǐng)域海冰厚度探測技術(shù)發(fā)展的比較緩慢,導(dǎo)致世界各國對冰層厚度探測系統(tǒng)的需求都非常迫切。在研究了國內(nèi)外的各種冰層探測技術(shù)及其優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,針對我國沿海地區(qū)薄冰的特點,項目組設(shè)計完成了FMCW制式的冰層探測系統(tǒng),本文主要的研究內(nèi)容是雷達系統(tǒng)的冰層厚度反演算法的研究與實現(xiàn)。針對上面介紹的研究內(nèi)容,在研究和改進冰層厚度反演算法過程中,本文分析與總結(jié)了系統(tǒng)在實際應(yīng)用中存在的問題并給出了相應(yīng)的解決方案:為了確定雷達系統(tǒng)探測周期的起始時刻點以獲取有效的信號數(shù)據(jù)和消除探測周期拐點處失真信號對結(jié)果的影響,設(shè)計了適用于本系統(tǒng)的信號預(yù)處理方案;針對VCO線性度問題,采用subband算法進行軟件矯正;針對FFT的柵欄效應(yīng),采用FFT-CZT聯(lián)合算法提升探測精度;為了消除系統(tǒng)隨機噪聲的影響,采用小波閾值去噪方法;為了優(yōu)化最終結(jié)果的顯示效果,在數(shù)據(jù)處理時做了去低頻雜波、加窗以及均值濾波等手段。在此基礎(chǔ)上,本文設(shè)計完成了一套基于FMCW測距原理的探冰雷達仿真系統(tǒng),并利用該仿真系統(tǒng)初步驗證了冰層厚度反演算法的有效性和準確性。同時,以上述FMCW雷達系統(tǒng)和相關(guān)冰層厚度反演算法為基礎(chǔ),針對冰層截面探測的具體應(yīng)用,本文還創(chuàng)新性的提出了將FMCW測距原理與SAR成像原理相結(jié)合的算法,成功提高了方位向分辨率并實現(xiàn)了冰層截面成像的功能。同時根據(jù)上述應(yīng)用于冰層截面探測的FMCW-SAR算法,本文設(shè)計了相應(yīng)的仿真系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)中加入了冰層的物理特性對電磁波的影響,最終得到了兩點和多點的成像效果圖,初步驗證了FMCW-SAR算法應(yīng)用到冰層截面成像時的有效性和準確性。
[Abstract]:The ocean occupies 71% of the area of the world, slight changes can bring great influence to the human society and the global climate. Sea ice is an important part of the ocean, is one of the main factors of the environment change, so the detection of sea ice has been a research focus in the field of marine exploration. Because the sea ice structure is very complicated, compared the other field of marine exploration of sea ice thickness detection technology development is relatively slow, resulting in the world of ice thickness detection system needs are very urgent. Based on studying various domestic and international ice detection technology and its advantages and disadvantages. According to the characteristics of ice in the coastal areas of China, the project team completed the design of FMCW standard ice detection system and the main content of this paper is the research and implementation of ice thickness inversion algorithm of radar system. According to the research described above, the research and Reform In the process of ice thickness inversion algorithm, this paper analyses and summarizes the existing problems in the practical application of the system and gives the corresponding solutions: in order to determine the radar system detection cycle starting point to obtain the signal data effectively and eliminate the detection cycle inflection point signal distortion influence on the results, the design is suitable for signal the pretreatment program of the system; according to the linearity of VCO, using subband algorithm for software correction; fence effect of FFT, combined with FFT-CZT algorithm to enhance the detection accuracy of the system; in order to eliminate the effect of random noise, the wavelet threshold denoising method; in order to show the effect of optimization result, when processing data to do low-frequency clutter, window and mean filtering method. On this basis, this paper designs an ice penetrating radar simulation system based on FMCW ranging principle, and The simulation system validates the validity of the ice thickness inversion algorithm and accuracy. At the same time, the FMCW radar system and the ice thickness inversion algorithm is based on the specific application of ice detection section, this paper also puts forward the innovation of the FMCW ranging principle and the principle of the SAR algorithm which combines the improved success azimuth resolution and ice section imaging function. At the same time according to the FMCW-SAR algorithm for ice section detection, this paper designed the corresponding simulation system. The simulation system is added to the influence of physical properties of ice on the electromagnetic wave, finally got two and more of the imaging effect, verified FMCW-SAR the ice section imaging algorithm is applied to the validity and accuracy.

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH766

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本文編號：1404096