合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)的全天時(shí)、全天候以及兩維高分辨成像等優(yōu)勢(shì)使其在軍事、民用等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于星載SAR而言,在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍力部署等軍用領(lǐng)域,在冰川檢測(cè)、植被測(cè)量、土壤檢測(cè)、地震監(jiān)測(cè)等民用領(lǐng)域,數(shù)米的分辨率就能夠達(dá)到應(yīng)用需求。此時(shí)星載SAR的測(cè)繪帶寬度就顯得格外重要,這關(guān)系到SAR的廣域覆蓋能力,關(guān)系到SAR能否在短時(shí)間內(nèi)完成廣域場(chǎng)景的觀測(cè)和偵察。星載寬幅SAR成像及目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)已成為SAR成像的一個(gè)重要研究方向。本文以星載寬幅SAR成像及目標(biāo)檢測(cè)發(fā)展需求為目的,以星載SAR成像及目標(biāo)檢測(cè)算法框架為基礎(chǔ),針對(duì)星載寬幅SAR成像及目標(biāo)檢測(cè)中的關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)研究,論文的主要內(nèi)容概括為以下四個(gè)部分:1.針對(duì)模糊分量隨基帶頻率變化且導(dǎo)向矢量未知的情況,提出一種基于多普勒譜估計(jì)的多通道SAR盲重構(gòu)方法,該方法首先利用空間譜估計(jì)原理估計(jì)出各個(gè)基帶頻率處Capon譜,并將這些譜構(gòu)造成多普勒譜結(jié)構(gòu)圖,然后對(duì)各個(gè)基帶頻率處的模糊分量進(jìn)行編號(hào),最后根據(jù)模糊分量位置構(gòu)造導(dǎo)向矢量和最優(yōu)權(quán)值完成方位信號(hào)重構(gòu)。接著對(duì)該算法的盲重構(gòu)性能進(jìn)行了分析,當(dāng)采用恒定不變的模糊分量個(gè)數(shù)進(jìn)行多普勒重構(gòu),就有可能引入過(guò)多的噪聲,降低信噪比(過(guò)重構(gòu))或者造成信號(hào)頻譜損失,降低方位分辨率(欠重構(gòu)),而該方法能夠保持多普勒譜的完整性,并且提高重構(gòu)信號(hào)的信噪比。該算法是對(duì)現(xiàn)有算法的改進(jìn)和擴(kuò)展,可以作為預(yù)處理步驟和現(xiàn)有方法相結(jié)合。該算法能夠估計(jì)出方位天線方向圖,為進(jìn)一步計(jì)算多普勒中心、方位模糊比等其他系統(tǒng)參數(shù)提供基礎(chǔ),并且提出了實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。2.根據(jù)方位相位編碼(Azimuth Phase Coding,APC)原理,提出采用一種距離相位編碼多波形信號(hào),發(fā)射此種多波形信號(hào),能夠在距離頻域有效區(qū)分距離模糊信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào),進(jìn)而構(gòu)造濾波器濾除距離模糊頻譜,抑制距離模糊能量。接著針對(duì)SAR系統(tǒng)方位過(guò)采樣率不能過(guò)高,APC方法距離模糊抑制效果有限,提出一種基于兩維相位編碼的距離模糊抑制技術(shù),將距離相位編碼多波形信號(hào)與APC相結(jié)合,通過(guò)發(fā)射兩維相位編碼信號(hào),造成距離模糊信號(hào)相對(duì)于目標(biāo)信號(hào)在兩維頻域都產(chǎn)生頻譜偏移。再針對(duì)目標(biāo)信號(hào)頻譜支撐區(qū)構(gòu)造濾波器,濾除部分距離模糊信號(hào)頻譜,抑制距離模糊能量。該方法能夠同時(shí)在距離頻域和方位頻域?qū)崿F(xiàn)模糊能量的抑制,且信號(hào)處理過(guò)程簡(jiǎn)單有效,對(duì)點(diǎn)目標(biāo)及分布式目標(biāo)都有較好的模糊抑制效果。最后對(duì)于提出的兩維相位編碼距離模糊抑制方法,從距離模糊比(Range Ambiguity to Signal Ratio,RASR)的定義出發(fā),給出了該方法的距離模糊抑制性能,并詳細(xì)分析了距離模糊抑制效果。3.針對(duì)傳統(tǒng)單元平均恒虛警率(Cell Averaging Constant False Alarm Rate,CA-CFAR)檢測(cè)算法計(jì)算背景雜波矩估計(jì)時(shí),算法復(fù)雜度高且運(yùn)算效率較低,提出一種基于卷積構(gòu)型的單元平均恒虛警率(Cell Averaging Based on Convolution Constant False Alarm Rate,CCA-CFAR)快速檢測(cè)算法。該算法根據(jù)背景雜波分布模型計(jì)算待檢測(cè)SAR圖像統(tǒng)計(jì)量矩陣,通過(guò)對(duì)CA-CFAR檢測(cè)器構(gòu)建卷積模型,利用卷積計(jì)算實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)CA-CFAR算法逐像素點(diǎn)滑窗估計(jì)背景雜波分布參數(shù),并確定詳細(xì)的背景雜波分布函數(shù)。再根據(jù)分布函數(shù)計(jì)算出每個(gè)像素的檢測(cè)閾值,并對(duì)所有待檢測(cè)像素是否為目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行判定。接著詳細(xì)分析了所提CCA-CFAR快速檢測(cè)算法的運(yùn)算復(fù)雜度,具體給出了各個(gè)步驟所需的計(jì)算量,并與原始CA-CFAR算法及對(duì)比文獻(xiàn)方法進(jìn)行對(duì)比。從算法結(jié)構(gòu)上說(shuō)明了該算法在精確得到背景雜波的分布模型參數(shù)估計(jì)的同時(shí),能夠最快速地實(shí)現(xiàn)SAR圖像目標(biāo)檢測(cè)。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)算法具體的檢測(cè)速率提升倍數(shù)進(jìn)行了性能分析,該性能由SAR圖像、背景雜波數(shù)據(jù)窗以及保護(hù)窗的尺寸共同決定。CCA-CFAR算法是對(duì)現(xiàn)有算法的改進(jìn)和擴(kuò)展,可用于圖像目標(biāo)快速預(yù)檢測(cè)和現(xiàn)有方法相結(jié)合,且適用于不同分布模型下所有采用CA-CFAR檢測(cè)器的目標(biāo)檢測(cè)算法。4.針對(duì)超寬幅SAR成像的應(yīng)用需求,提出一種新的環(huán)掃SAR工作模式,該模式利用天線作環(huán)掃運(yùn)動(dòng),形成廣域的環(huán)狀成像區(qū)域,實(shí)現(xiàn)星載SAR的超寬幅成像。該方法根據(jù)環(huán)掃SAR的波束掃描方式,建立了環(huán)掃SAR運(yùn)動(dòng)的幾何模型,并對(duì)環(huán)掃SAR的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了分析,提出了最優(yōu)測(cè)繪帶寬度模式和最優(yōu)分辨率模式,并分別對(duì)其模式下的環(huán)掃SAR系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了論證設(shè)計(jì),通過(guò)分析得到最優(yōu)測(cè)繪帶模式和最優(yōu)分辨率模式下的最佳系統(tǒng)參數(shù),為環(huán)掃SAR的工程化應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN957.52
【部分圖文】：

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時(shí)理突發(fā)回分發(fā)給用戶突發(fā)事件的發(fā)事件發(fā)生波數(shù)據(jù)后在戶使用。基的需求。近生地點(diǎn)進(jìn)行在 2~4 小時(shí)基于此，Rad實(shí)時(shí)編程服觀測(cè)；近實(shí)時(shí)內(nèi)能夠給用darSAT-2 提服務(wù)即在突實(shí)時(shí)交付服務(wù)用戶交付產(chǎn)提供近實(shí)時(shí)突發(fā)事件發(fā)生務(wù)即在對(duì)突產(chǎn)品。圖 1.3時(shí)編程和交付生后可以制突發(fā)事件發(fā)生3 為 Radars付服務(wù)以滿制定計(jì)劃在生地點(diǎn)進(jìn)行sat-2 SAR滿行

圖 1.1 Sea紀(jì)初期也，軌道高備多通道景成像at-2 可以1]，該衛(wèi)。例如，其的 SAR地面進(jìn)行重復(fù)量的目對(duì)全球大用�；鵤sat-A 獲得美也先后研制高度 789 千道多極化成以及運(yùn)動(dòng)目以滿足防災(zāi)衛(wèi)星共設(shè)計(jì)有其利用聚束圖像,具體行觀測(cè)，這觀測(cè)的能力標(biāo)三維重建大部分區(qū)域基于此，Rad美國(guó)佐治亞州和發(fā)射了 R千米，工作于成像功能[27]-目標(biāo)的檢測(cè)災(zāi)、農(nóng)業(yè)、制有 12 種波束束模式工作時(shí)如圖 1.4 所這一功能將衛(wèi)力得到提升建技術(shù)的快域?qū)崿F(xiàn)了覆蓋darSAT-2 提州海峽的 SARRadarsat-1 和于 C 波段，[28]，如圖 1和成像等，制圖、林業(yè)束模式用來(lái)時(shí)，能夠獲取所示。同時(shí)衛(wèi)星的重訪。高效的高快速發(fā)展。R蓋，這使其提供近實(shí)時(shí)R 圖像RRa1.2 所圖 業(yè)、水來(lái)獲取取分，Ra訪周期高分辨Rada其能夠時(shí)編程

【參考文獻(xiàn)】

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1 李亞超;周瑞雨;全英匯;邢孟道;;采用自適應(yīng)背景窗的艦船目標(biāo)檢測(cè)算法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

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本文編號(hào)：2817514