機載非平飛雙基SAR高分辨成像算法研究
發(fā)布時間：2020-12-15 15:32
雙基合成孔徑雷達（Bistatic Synthetic Aperture Radar,Bi SAR）是一種接收系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)分離放置的SAR系統(tǒng)。由于收、發(fā)分置的特點,系統(tǒng)耦合程度較小,可以依據(jù)實際的需求進行配置,靈活性高。相較于傳統(tǒng)的單基SAR,雙基SAR具有安全性高,接收信息豐富,抗干擾能力強等多種優(yōu)勢,在各個領域應用前景廣闊。非平飛雙基SAR是指接收平臺和發(fā)射平臺沿不同的速度矢量移動的新體制雙基SAR。由于雙基SAR的收、發(fā)平臺的分離,收、發(fā)波束之間存在空間不同步、二維空變的距離單元徙動等問題,成像算法面臨諸多挑戰(zhàn)�？紤]到上述情況,本文根據(jù)成像算法的成像模式,對非平飛雙基SAR成像算法進行多角度研究,總體內容包括兩方面:1、針對大斜視高分辨率成像模式下,回波信號距離單元徙動（Range Cell Migration,RCM）和多普勒相位空變問題,本文給出了基于二次橢圓模型的機載非平飛雙基SAR的成像算法。首先,進行線性距離走動校正（Linear Range Walk Correction,LRWC）和KT變換（Keystone Transformation）,徹底消除了線性距離徙...
【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖1.1雙基ESR/ADAS系統(tǒng)成像結果
杭州電子科技大學碩士學位論文3各種雙基SAR成像研究成果迭出，極大地提高了成像質量和空時自適應處理(Space-TimeAdaptiveProcessing，STAP)能力。通過對STAP的研究，學者們不斷提出算法增強雷達對抗和目標檢測能力，而成像算法作為整個雙基SAR系統(tǒng)的核心，也開始大量被研究。1990年，Cardillo提出基于梯度的SAR分辨率分析法，完整地闡述了SAR系統(tǒng)分辨率的理論公式。2004年，Krieger等人利用該分析法預測雙基SAR成像性能[20]。早期的研究為后續(xù)雙基SAR的性能提高提供了理論和基礎，雙基SAR也顯露出了巨大的應用潛力，同時，一些對雙基SAR系統(tǒng)性的理論分析也使得整體研究的方向更加明晰。隨著雙基SAR技術的不斷發(fā)展和應用，近年來，英法美德等國家不斷展開機載雙基SAR的試驗。2002年，英國QinetiQMalvern公司進行了首個實際飛行的雙基SAR系統(tǒng)[21-22]試驗。試驗中，采用ESR(EnhanceServeillanceRadar)作為發(fā)射機，BANC1-11飛機作為發(fā)射平臺，并以搭載ADAS(AirboneDataAcquisitionSystem)的直升機作為接收系統(tǒng)，發(fā)射信號為X波段，工作在聚束模式下，試驗取得得到了第一幅機載雙基SAR圖像[23]，如圖1.1所示。同時驗證了機載雙基SAR的可行性。2003年，法國、德國進行了聯(lián)合雙基SAR系統(tǒng)E-SAR/RAMSES試驗，如圖1.2，通過（a）雙基角為50°（b）雙基角為70°圖1.1雙基ESR/ADAS系統(tǒng)成像結果圖1.2雙站E-SAR/RAMSES系統(tǒng)干涉實驗圖像
adar)進行機載X波段雙基SAR成像試驗[27-29]。隨著國外對雙基SAR研究成果的不斷深入，國內也開展對雙基SAR系統(tǒng)的相關研究。中國科學院是最早開展對機載雙基SAR的研究[19,31]。國內各大高校也陸續(xù)對雙基SAR系統(tǒng)進行深入研究。2007年，電子科技大學獲得了國內第一幅機載雙基SAR圖像[32]，其中涉及的部分關鍵技術已經處于世界第一梯隊[33,34]。2010年，北京理工大學利用遙感SAR展開星地雙基SAR試驗，并成功取得了SAR圖像。2012年，電子科技大學在陜西西安進行了雙基SAR前視成像試驗，充分證明了雙基前視SAR成像的可行性[35]，如圖1.3。另外，國內許多高等院校也對雙基SAR系統(tǒng)進行不斷深入的研究，并取得了多項成果，國內雙基SAR研究正在逐步邁向國際先進水平。圖1.3雙基前視SAR成像結果1.2.2成像算法綜述雙基SAR作為合成孔徑雷達領域的研究熱點和未來發(fā)展的趨勢，各種理論和應用也不斷提出，其中，成像算法是最為重要也是最為熱門的研究領域。經過多年發(fā)展，單基SAR領域涌現(xiàn)出許多經典的算法，而雙基SAR系統(tǒng)與單基SAR系統(tǒng)之間存在著密切聯(lián)系，因此，最高效的方法就是在諸多單基SAR研究基礎上，結合雙基SAR特有難題衍生出適合雙基SAR成像的算法。因此，本小節(jié)將先概括介紹一些經典單基SAR成像算法，然后闡述本文雙基SAR算法研究的基本思路。單基SAR成像算法可以簡單的分為兩大類：時域處理算法和頻域處理算法。首先是時域處理算法。例如BP算法（BackProjection），F(xiàn)BP算法（FASTBackProjection）等都屬于時域處理算法。這些算法理論上性能優(yōu)異，算法推導簡單，可以通過時域匹配濾波處理從而得到對應的SAR圖像。但是，時域處理算法在實際應用中表現(xiàn)不佳，主要原因是時域處理運算量巨大，難以保證實時性，時域處理算法的局限性難以避免，因此，對于分
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于運動補償?shù)膹椵d前斜視SAR成像算法[J]. 張延,張林讓,唐世陽. 電子與信息學報. 2016(12)
[2]X波段雙站SAR實驗及其處理方法的研究[J]. 熊松雅,仇曉蘭,胡東輝,周良將,梁興東,丁赤飚. 國外電子測量技術. 2012(03)
[3]改進的接收機固定雙站NLCS成像方法[J]. 陳曉龍,丁赤飚,梁興東,吳一戎. 電子與信息學報. 2008(05)
博士論文
[1]雙基地合成孔徑雷達動目標檢測與成像技術研究[D]. 李中余.電子科技大學 2017
[2]機/彈載SAR成像若干關鍵問題研究[D]. 張延.西安電子科技大學 2017
[3]雙基SAR成像及后處理算法研究[D]. 高博.西安電子科技大學 2016
[4]一站固定式低頻雙站SAR高分辨率成像處理技術研究[D]. 謝洪途.國防科學技術大學 2015
[5]同軌雙基SAR成像算法研究[D]. 陳士超.西安電子科技大學 2014
[6]高分辨率機載SAR成像算法研究[D]. 王昕.南京航空航天大學 2011
[7]雙站合成孔徑雷達成像算法研究[D]. 鐘華.上海交通大學 2009
[8]單/雙基SAR成像和運動補償研究[D]. 李燕平.西安電子科技大學 2008
[9]雙/多基SAR成像算法研究[D]. 張振華.西安電子科技大學 2007
碩士論文
[1]機載合成孔徑雷達ENLCS成像算法研究[D]. 張艷軍.杭州電子科技大學 2019
[2]機載雙基地合成孔徑雷達高分辨成像算法研究[D]. 嚴愛博.杭州電子科技大學 2019
[3]高分辨率寬測繪帶一站固定式雙站合成孔徑雷達成像算法研究[D]. 張松.杭州電子科技大學 2018
[4]雙基SAR飛行模式研究及實驗數(shù)據(jù)處理[D]. 周川.電子科技大學 2013
[5]基于雙基SAR的目標定位算法研究[D]. 李亞.南京航空航天大學 2012
[6]機載雙基地SAR成像和運動補償技術研究[D]. 龔連銀.電子科技大學 2012
[7]基于機載合成孔徑雷達的目標定位和盲導航技術研究[D]. 陶滿意.南京航空航天大學 2011
[8]前視雙基地SAR分辨特性研究[D]. 陳賢達.電子科技大學 2010
[9]機載雙站SAR成像算法改進及參數(shù)估計方法研究[D]. 先麗.電子科技大學 2008
[10]雙站合成孔徑雷達的成像算法研究[D]. 范曉慈.上海交通大學 2008
本文編號：2918507
【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖1.1雙基ESR/ADAS系統(tǒng)成像結果
杭州電子科技大學碩士學位論文3各種雙基SAR成像研究成果迭出，極大地提高了成像質量和空時自適應處理(Space-TimeAdaptiveProcessing，STAP)能力。通過對STAP的研究，學者們不斷提出算法增強雷達對抗和目標檢測能力，而成像算法作為整個雙基SAR系統(tǒng)的核心，也開始大量被研究。1990年，Cardillo提出基于梯度的SAR分辨率分析法，完整地闡述了SAR系統(tǒng)分辨率的理論公式。2004年，Krieger等人利用該分析法預測雙基SAR成像性能[20]。早期的研究為后續(xù)雙基SAR的性能提高提供了理論和基礎，雙基SAR也顯露出了巨大的應用潛力，同時，一些對雙基SAR系統(tǒng)性的理論分析也使得整體研究的方向更加明晰。隨著雙基SAR技術的不斷發(fā)展和應用，近年來，英法美德等國家不斷展開機載雙基SAR的試驗。2002年，英國QinetiQMalvern公司進行了首個實際飛行的雙基SAR系統(tǒng)[21-22]試驗。試驗中，采用ESR(EnhanceServeillanceRadar)作為發(fā)射機，BANC1-11飛機作為發(fā)射平臺，并以搭載ADAS(AirboneDataAcquisitionSystem)的直升機作為接收系統(tǒng)，發(fā)射信號為X波段，工作在聚束模式下，試驗取得得到了第一幅機載雙基SAR圖像[23]，如圖1.1所示。同時驗證了機載雙基SAR的可行性。2003年，法國、德國進行了聯(lián)合雙基SAR系統(tǒng)E-SAR/RAMSES試驗，如圖1.2，通過（a）雙基角為50°（b）雙基角為70°圖1.1雙基ESR/ADAS系統(tǒng)成像結果圖1.2雙站E-SAR/RAMSES系統(tǒng)干涉實驗圖像
adar)進行機載X波段雙基SAR成像試驗[27-29]。隨著國外對雙基SAR研究成果的不斷深入，國內也開展對雙基SAR系統(tǒng)的相關研究。中國科學院是最早開展對機載雙基SAR的研究[19,31]。國內各大高校也陸續(xù)對雙基SAR系統(tǒng)進行深入研究。2007年，電子科技大學獲得了國內第一幅機載雙基SAR圖像[32]，其中涉及的部分關鍵技術已經處于世界第一梯隊[33,34]。2010年，北京理工大學利用遙感SAR展開星地雙基SAR試驗，并成功取得了SAR圖像。2012年，電子科技大學在陜西西安進行了雙基SAR前視成像試驗，充分證明了雙基前視SAR成像的可行性[35]，如圖1.3。另外，國內許多高等院校也對雙基SAR系統(tǒng)進行不斷深入的研究，并取得了多項成果，國內雙基SAR研究正在逐步邁向國際先進水平。圖1.3雙基前視SAR成像結果1.2.2成像算法綜述雙基SAR作為合成孔徑雷達領域的研究熱點和未來發(fā)展的趨勢，各種理論和應用也不斷提出，其中，成像算法是最為重要也是最為熱門的研究領域。經過多年發(fā)展，單基SAR領域涌現(xiàn)出許多經典的算法，而雙基SAR系統(tǒng)與單基SAR系統(tǒng)之間存在著密切聯(lián)系，因此，最高效的方法就是在諸多單基SAR研究基礎上，結合雙基SAR特有難題衍生出適合雙基SAR成像的算法。因此，本小節(jié)將先概括介紹一些經典單基SAR成像算法，然后闡述本文雙基SAR算法研究的基本思路。單基SAR成像算法可以簡單的分為兩大類：時域處理算法和頻域處理算法。首先是時域處理算法。例如BP算法（BackProjection），F(xiàn)BP算法（FASTBackProjection）等都屬于時域處理算法。這些算法理論上性能優(yōu)異，算法推導簡單，可以通過時域匹配濾波處理從而得到對應的SAR圖像。但是，時域處理算法在實際應用中表現(xiàn)不佳，主要原因是時域處理運算量巨大，難以保證實時性，時域處理算法的局限性難以避免，因此，對于分
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于運動補償?shù)膹椵d前斜視SAR成像算法[J]. 張延,張林讓,唐世陽. 電子與信息學報. 2016(12)
[2]X波段雙站SAR實驗及其處理方法的研究[J]. 熊松雅,仇曉蘭,胡東輝,周良將,梁興東,丁赤飚. 國外電子測量技術. 2012(03)
[3]改進的接收機固定雙站NLCS成像方法[J]. 陳曉龍,丁赤飚,梁興東,吳一戎. 電子與信息學報. 2008(05)
博士論文
[1]雙基地合成孔徑雷達動目標檢測與成像技術研究[D]. 李中余.電子科技大學 2017
[2]機/彈載SAR成像若干關鍵問題研究[D]. 張延.西安電子科技大學 2017
[3]雙基SAR成像及后處理算法研究[D]. 高博.西安電子科技大學 2016
[4]一站固定式低頻雙站SAR高分辨率成像處理技術研究[D]. 謝洪途.國防科學技術大學 2015
[5]同軌雙基SAR成像算法研究[D]. 陳士超.西安電子科技大學 2014
[6]高分辨率機載SAR成像算法研究[D]. 王昕.南京航空航天大學 2011
[7]雙站合成孔徑雷達成像算法研究[D]. 鐘華.上海交通大學 2009
[8]單/雙基SAR成像和運動補償研究[D]. 李燕平.西安電子科技大學 2008
[9]雙/多基SAR成像算法研究[D]. 張振華.西安電子科技大學 2007
碩士論文
[1]機載合成孔徑雷達ENLCS成像算法研究[D]. 張艷軍.杭州電子科技大學 2019
[2]機載雙基地合成孔徑雷達高分辨成像算法研究[D]. 嚴愛博.杭州電子科技大學 2019
[3]高分辨率寬測繪帶一站固定式雙站合成孔徑雷達成像算法研究[D]. 張松.杭州電子科技大學 2018
[4]雙基SAR飛行模式研究及實驗數(shù)據(jù)處理[D]. 周川.電子科技大學 2013
[5]基于雙基SAR的目標定位算法研究[D]. 李亞.南京航空航天大學 2012
[6]機載雙基地SAR成像和運動補償技術研究[D]. 龔連銀.電子科技大學 2012
[7]基于機載合成孔徑雷達的目標定位和盲導航技術研究[D]. 陶滿意.南京航空航天大學 2011
[8]前視雙基地SAR分辨特性研究[D]. 陳賢達.電子科技大學 2010
[9]機載雙站SAR成像算法改進及參數(shù)估計方法研究[D]. 先麗.電子科技大學 2008
[10]雙站合成孔徑雷達的成像算法研究[D]. 范曉慈.上海交通大學 2008
本文編號：2918507
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