高分辨率寬測(cè)繪帶(High Resolution and Wide Swath,HRWS)是當(dāng)前合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)系統(tǒng)的一個(gè)主要發(fā)展方向,而其最常用的實(shí)現(xiàn)方式是方位多通道SAR。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,方位多通道SAR處理面臨多普勒譜重構(gòu),通道誤差校正等關(guān)鍵問(wèn)題。此外,星載SAR系統(tǒng)在投入應(yīng)用之前通常需要先經(jīng)過(guò)機(jī)載SAR試驗(yàn)系統(tǒng)的驗(yàn)證。與星載方位多通道SAR處理不同,機(jī)載方位多通道SAR處理面臨運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題,同時(shí)也應(yīng)該充分考慮運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償對(duì)通道回波一致性的影響。此外,由于非平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的影響以及較小的斜距,諸多誤差源對(duì)機(jī)載SAR系統(tǒng)性能的影響較星載SAR系統(tǒng)更為復(fù)雜,同時(shí)一些星載系統(tǒng)中可忽略的誤差在機(jī)載平臺(tái)上也變得不可忽略。因此,對(duì)機(jī)載方位多通道SAR/干涉SAR數(shù)據(jù)處理技術(shù)開(kāi)展系統(tǒng)性的研究具有重要的科研意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文旨在提高機(jī)載方位多通道SAR處理的效率和精度,完善機(jī)載方位多通道SAR處理流程,主要開(kāi)展了以下研究工作:(1)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)與重要概念闡述在本文的第一章中,回顧并總結(jié)了歷年來(lái)方位多通道SAR系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。第二章介紹了機(jī)載方位多通道SAR信號(hào)模型,分析了機(jī)載方位多通道SAR系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)誤差和通道自身誤差對(duì)通道一致性的具體影響及表現(xiàn)形式,最后給出了通道誤差模型的一般形式。(2)方位多通道SAR通道誤差校正技術(shù)通道誤差是影響方位多通道SAR系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素,因此對(duì)通道誤差的估計(jì)和校正是方位多通道SAR處理中必不可少的重要步驟。本文第三章針對(duì)機(jī)載方位多通道SAR系統(tǒng)中存在的通道不平衡問(wèn)題,主要開(kāi)展了以下研究工作:提出了一種基于距離譜分析的方位多通道HRWS SAR通道偏差穩(wěn)健估計(jì)算法。該算法首先通過(guò)對(duì)相鄰?fù)ǖ谰嚯x頻域回波進(jìn)行共軛相乘和方位幾何平均,獲得其沿距離頻率的相位差異;然后,經(jīng)由相位解纏繞,加權(quán)多項(xiàng)式擬合等操作實(shí)現(xiàn)對(duì)常數(shù)相位項(xiàng)和線性相位項(xiàng)系數(shù)(對(duì)應(yīng)通道時(shí)延偏差)的穩(wěn)健估計(jì);最后,利用空間互相關(guān)系數(shù)理論,通過(guò)常數(shù)相位項(xiàng)估計(jì)值可以同時(shí)估計(jì)得到基帶多普勒中心和通道間相位偏差。該算法優(yōu)勢(shì)在于克服了相位纏繞和跳變的影響,能夠在實(shí)現(xiàn)通道距離時(shí)延偏差穩(wěn)健估計(jì)的同時(shí)得到基帶多普勒中心和通道幅度相位偏差�；趯�(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提算法的正確性和精度。本文算法相比于傳統(tǒng)的多項(xiàng)式擬合法,距離配準(zhǔn)方法,校正精度更高,穩(wěn)健性更好,能夠有效提升通道回波之間的相干性。為解決各接收通道間相位不一致的問(wèn)題,基于雜波相消的理論提出了一種簡(jiǎn)單有效的方位多通道HRWSSAR通道相位偏差估計(jì)算法。理論分析表明,對(duì)于選定的參考通道而言,其回波信號(hào)可以由其余通道信號(hào)構(gòu)造。在不考慮噪聲的情況下,當(dāng)通道間相位偏差不存在時(shí),該重構(gòu)信號(hào)和參考通道的實(shí)際信號(hào)完全一致。因此,可以通過(guò)最小化重構(gòu)信號(hào)和實(shí)際信號(hào)之差估計(jì)通道間相位偏差。該算法要求多通道系統(tǒng)中存在一個(gè)冗余接收通道,這在很多情況下是可以得到滿足的�；诜抡婧蛯�(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別證明了所提算法的精度和有效性。性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,相比于自適應(yīng)加權(quán)最小二乘算法,該算法具有運(yùn)算量和精度兩個(gè)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。提出了一種全新的基于多普勒譜優(yōu)化的通道方位基線誤差估計(jì)算法。理論分析和仿真數(shù)據(jù)結(jié)果表明,在機(jī)載SAR系統(tǒng)下,即使是毫米量級(jí)的誤差,通道方位基線誤差對(duì)多普勒解模糊的性能也不能忽略。類似于通道相位誤差,通道方位基線誤差同樣會(huì)降低多普勒重構(gòu)的性能,從而使得信號(hào)能量沿方位頻率的分布更加均勻�；谝陨鲜聦�(shí),提出了一種基于多普勒譜優(yōu)化的通道方位基線誤差估計(jì)算法,該算法通過(guò)最大化多普勒帶寬內(nèi)外信號(hào)的平均功率比以估計(jì)通道方位基線誤差。機(jī)載實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該算法的正確性。(3)方位多通道SAR多普勒參數(shù)估計(jì)技術(shù)多普勒中心和多普勒調(diào)頻率是SAR成像的重要參數(shù)之一,而且在方位多通道SAR處理中,通道相位偏差校正算法的精度依賴于準(zhǔn)確的多普勒中心。但是由于方位多通道SAR系統(tǒng)的特殊性,常規(guī)的多普勒參數(shù)估計(jì)算法已經(jīng)不再適用。針對(duì)如何準(zhǔn)確地估計(jì)多普勒參數(shù),本文在第四章開(kāi)展了以下研究工作:首先分析了相鄰?fù)ǖ篱g的互相關(guān)系數(shù),得出了多普勒中心和通道相位偏差之間存在線性關(guān)系的結(jié)論,然后分析了多普勒中心偏差對(duì)多普勒重構(gòu)譜的影響�；谏鲜龇治鼋Y(jié)果,提出了一種基于最大化多普勒帶寬內(nèi)能量的基帶多普勒中心估計(jì)方法。該算法利用了相鄰?fù)ǖ赖母缮嫦辔恍畔?以多普勒中心表示通道相位誤差,通過(guò)優(yōu)化多普勒頻譜使得多普勒帶寬內(nèi)能量最大,從而有效地估計(jì)多普勒中心。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與空間互相關(guān)系數(shù)法相比,本文算法具有相同的精度,且在通道空間欠采樣時(shí)表現(xiàn)更加穩(wěn)健。首先給出了距離徙動(dòng)的一般形式,說(shuō)明了基于距離徙動(dòng)進(jìn)行多普勒參數(shù)估計(jì)的可能�；谏鲜龇治�,提出了一種簡(jiǎn)單有效的多普勒中心和多普勒調(diào)頻率估計(jì)算法。該方法首先利用空間互相關(guān)系數(shù)法估計(jì)基帶多普勒中心,然后根據(jù)方位非相干積累后距離差分信號(hào)方差最大的準(zhǔn)則估計(jì)多普勒中心模糊數(shù),繼而得到準(zhǔn)確的多普勒中心;然后在校正距離壓縮數(shù)據(jù)中的距離線性走動(dòng)后,基于最大對(duì)比度等準(zhǔn)則選擇強(qiáng)點(diǎn)目標(biāo),通過(guò)預(yù)處理、插值等操作提取出完整的距離徙動(dòng)曲線并進(jìn)行多項(xiàng)式擬合以獲得準(zhǔn)確的多普勒調(diào)頻率。該方法簡(jiǎn)單有效,且易于實(shí)現(xiàn)。此外,通過(guò)預(yù)處理、基于對(duì)比度準(zhǔn)則的特顯選擇等操作可以有效地提高算法的精度和穩(wěn)健性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。(4)機(jī)載方位多通道SAR/InSAR相干成像方位多通道SAR可以實(shí)現(xiàn)高分辨寬測(cè)繪帶成像,而地理測(cè)繪等應(yīng)用更多地依賴于干涉SAR和極化干涉SAR。為了進(jìn)一步的干涉及極化方面的研究,成像時(shí)必須充分考慮到保相性的問(wèn)題,不僅包括同一天線各接收通道回波間的相位關(guān)系,也包括主輔天線間的干涉保相性。本文在第五章首先提出了一種簡(jiǎn)單高效的方法以快速計(jì)算方位多通道SAR系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理中的斜距誤差,然后提出了一種兩步精校正的方法用于校正隨方位、高程和距離空變的通道相位誤差,最后提出了一套完整的機(jī)載方位多通道SAR/InSAR相干成像流程。該流程充分考慮了機(jī)載方位多通道SAR處理的特殊性,給出了行之有效的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法和完善的通道誤差校正策略。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證明,該方法在實(shí)現(xiàn)SAR圖像良好聚焦的同時(shí),有效地保持了各接收通道間的相位關(guān)系,具有良好的干涉保相性。通過(guò)對(duì)比分析多通道成像干涉結(jié)果和單通道成像干涉結(jié)果,可知所提出的處理流程對(duì)相干性的影響較小,對(duì)干涉性能的影響可以忽略不計(jì)。
【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】：

．和圖１．４給出了邋ＴｅｒｒａＳＡＲ－Ｘ邋ＤＲＡ模式下兩組數(shù)據(jù)獲得的ＳＡＲ圖像［＿３的數(shù)據(jù)照射區(qū)域位于西班牙巴塞羅那，圖１．４的數(shù)據(jù)照射區(qū)域位于夏，左側(cè)為單通道成像結(jié)采圖，右側(cè)為雙迎道成像結(jié)果圖。由圖１．３（ａ）和顯看出，由于方位欠采樣，回波數(shù)據(jù)發(fā)生了多普勒模糊，從而單通道成

（ａ）單通道處理結(jié)果邐（ｂ）雙通道聯(lián)合處理結(jié)果逡逑圖１．３邋ＴｅｒｒａＳＡＲ－ＸＤＲＡ模式下的巴塞羅那區(qū)域成像結(jié)果逡逑■Ｌ．：，：邋．：邋：Ｈ＇邐、：�。赍义希ǎ幔﹩瓮ǖ捞幚斫Y(jié)果邐（ｂ）雙通道聯(lián)合處理結(jié)果逡逑圖１．４邋ＴｃｒｒａＳＡＲ－ＸＤＲＡ模式下的毛伊島區(qū)域成像結(jié)果＿］逡逑（３）邋ＰＡＭＩＲ逡逑為開(kāi)展多功能ＳＡＲ和動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（Ｍｏｖｉｎｇ邋Ｔａｒｇｅｔ邋Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ，邋ＭＴＩ）等各種研究，德逡逑國(guó)ＦＧＡＮ研宄機(jī)構(gòu)制造了一套名為ＡＥＲ－ＩＩ的帶有有源相控陣天線的四通道空中Ｘ波逡逑段ＳＡＲ系統(tǒng)［｜＿１１］。自１９９５年和１９９６年分別通過(guò)卡車實(shí)驗(yàn)和飛行實(shí)驗(yàn)以來(lái)，該系逡逑統(tǒng)在信號(hào)和圖像處理等領(lǐng)域作出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，為了滿足日益增長(zhǎng)的對(duì)未來(lái)偵逡逑察系統(tǒng)的靈活性和多模式的要求，ＦＧＡＮ接著設(shè)計(jì)并制造了一套名為ＰＡＭＩＲ（ＰｈａＳｅｄ逡逑Ａｒｒａｙ邋Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ邋Ｉｍａｇｉｎｇ邋Ｒａｄａｒ）的機(jī)載Ｘ波段相控陣多功能成像雷達(dá)ｆｌｌ２Ｈ１２２］，如逡逑圖１．５所示。作為ＡＥＲ的后續(xù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)為滿足不同任務(wù)需求具備以下功能：三逡逑維成像

（ａ）單通道處理結(jié)果邐（ｂ）雙通道聯(lián)合處理結(jié)果逡逑圖１．４邋ＴｃｒｒａＳＡＲ－ＸＤＲＡ模式下的毛伊島區(qū)域成像結(jié)果＿］逡逑（３）邋ＰＡＭＩＲ逡逑為開(kāi)展多功能ＳＡＲ和動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（Ｍｏｖｉｎｇ邋Ｔａｒｇｅｔ邋Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ，邋ＭＴＩ）等各種研究，德逡逑國(guó)ＦＧＡＮ研宄機(jī)構(gòu)制造了一套名為ＡＥＲ－ＩＩ的帶有有源相控陣天線的四通道空中Ｘ波逡逑段ＳＡＲ系統(tǒng)［｜＿１１］。自１９９５年和１９９６年分別通過(guò)卡車實(shí)驗(yàn)和飛行實(shí)驗(yàn)以來(lái)，該系逡逑統(tǒng)在信號(hào)和圖像處理等領(lǐng)域作出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，為了滿足日益增長(zhǎng)的對(duì)未來(lái)偵逡逑察系統(tǒng)的靈活性和多模式的要求，ＦＧＡＮ接著設(shè)計(jì)并制造了一套名為ＰＡＭＩＲ（ＰｈａＳｅｄ逡逑Ａｒｒａｙ邋Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ邋Ｉｍａｇｉｎｇ邋Ｒａｄａｒ）的機(jī)載Ｘ波段相控陣多功能成像雷達(dá)ｆｌｌ２Ｈ１２２］，如逡逑圖１．５所示。作為ＡＥＲ的后續(xù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)為滿足不同任務(wù)需求具備以下功能：三逡逑維成像，多極化／全極化成像，超高分辨成像，多通道成像等［１１３＞［１１６］。該系統(tǒng)可以形逡逑成五個(gè)接收通道

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙飛;卓亮;葛發(fā)華;;多通道永磁同步發(fā)電機(jī)的仿真與分析[J];科學(xué)中國(guó)人;2017年23期

2 章威;;關(guān)于手持移動(dòng)計(jì)算中的多通道交互分析[J];智富時(shí)代;2017年09期

3 任士焱;100kA多通道開(kāi)口磁調(diào)制式直流大電流比較儀[J];華中理工大學(xué)學(xué)報(bào);1988年06期

4 楊t8之;董繼先;喬麗潔;嚴(yán)彥;;多通道烘缸通道內(nèi)蒸汽冷凝流動(dòng)對(duì)傳熱特性的影響[J];中國(guó)造紙;2019年01期

5 丁孝超;楊媛;陳福;李國(guó)玉;;多通道超聲波數(shù)據(jù)采集傳輸實(shí)現(xiàn)方法[J];信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全;2018年06期

6 方躍春;;基于圖像信號(hào)采集的多通道模擬前端集成電路設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通;2018年11期

7 于佳悅;;多通道用戶界面的技術(shù)和應(yīng)用[J];通訊世界;2019年01期

8 魏自銀;;一種基于籠式框架的多通道插拔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式[J];山東工業(yè)技術(shù);2019年05期

9 祁圣君;;一種多通道幅相測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測(cè)試方法研究[J];空間電子技術(shù);2018年03期

10 牛大勝;劉軍;簡(jiǎn)義全;;多通道接收的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2018年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 嚴(yán)彥;董繼先;;多通道烘缸冷凝傳熱特性的數(shù)值模擬研究[A];中國(guó)造紙學(xué)會(huì)第十八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2018年

2 柏元忠;梁輝勇;吳旋輝;;多通道超低紋波智能供配電一體化裝置設(shè)計(jì)[A];航天電子軍民融合論壇暨第十四屆學(xué)術(shù)交流會(huì)優(yōu)秀論文集（2017年）[C];2017年

3 袁運(yùn)能;羅雨泉;張玉璽;朱振國(guó);;多通道雷達(dá)目標(biāo)模擬器的設(shè)計(jì)[A];第十二屆全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2018年

4 王邱林;巫恩禹;;一種可重構(gòu)的多通道合路器[A];2018年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2018年

5 梁晨;陳光達(dá);于駿申;;基于FPGA的多通道水聲信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2015’中國(guó)西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2015年

6 金浩;王守芳;仲婷;魏鯤;潘金貴;;普適計(jì)算中的多通道定位研究[A];第一屆建立和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議（HHME2005）論文集[C];2005年

7 代傳堂;李歸;夏浩淼;;一種多通道雷達(dá)接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2015年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2015年

8 方海;許敏;沈彥文;;一種船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)軸的超聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)[A];2018遠(yuǎn)東無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)論壇論文集[C];2018年

9 王智偉;顧瑞英;劉咸定;;變地域暖風(fēng)機(jī)多通道空氣流動(dòng)數(shù)值模擬[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2004年學(xué)術(shù)年會(huì)資料摘要集（2）[C];2004年

10 李培玉;劉光明;鄭俊;;基于多通道振動(dòng)信號(hào)的港機(jī)臺(tái)車車輪軸承故障診斷系統(tǒng)[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 房超;機(jī)載方位多通道SAR相干成像關(guān)鍵技術(shù)研究及實(shí)驗(yàn)[D];西安電子科技大學(xué);2018年

2 左紹山;多通道SAR成像性能提升方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

3 王志斌;星載多通道SAR/InSAR成像處理技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

4 屈有山;多通道光學(xué)成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2004年

5 韓明;大型零件多通道自動(dòng)超聲測(cè)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2017年

6 孫鑫;可見(jiàn)光多通道目標(biāo)探測(cè)技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2011年

7 尹紫紅;大型復(fù)雜多通道交通項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D];西南交通大學(xué);2013年

8 劉婭;多通道數(shù)字化頻率測(cè)量方法研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（國(guó)家授時(shí)中心）;2010年

9 秦軍;彈性光網(wǎng)絡(luò)中的全光信號(hào)處理技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2016年

10 李道通;多通道頻帶合成輻射計(jì)性能分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];電子科技大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 寸文哲;基于多通道的人的認(rèn)知與行為研究[D];貴州大學(xué);2018年

2 王賢宇;鈉測(cè)溫測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)的多通道改進(jìn)與熱通量、鈉通量的初步探測(cè)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

3 張聰燕;基于多通道有源噪聲控制算法的研究及應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

4 孫曉強(qiáng);光纖通信中多通道多速率誤碼儀的設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

5 栗超;基于虛擬多通道方法的I/O虛擬化技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2015年

6 俞曉春;分立電極多通道放電霧化燒蝕加工技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

7 張益嘉;短波多通道多帶寬信道模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2018年

8 蒙妍;雷達(dá)多通道接收機(jī)幅相特性分析軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2018年

9 周建;MIMO雷達(dá)波形實(shí)時(shí)生成與DBF處理研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

10 張鶴偉;多通道雷達(dá)接收機(jī)模擬前端的MCM集成技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2820571