發(fā)布時(shí)間：2017-12-06 08:06

  本文關(guān)鍵詞：機(jī)載高分辨聚束SAR成像及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法研究

  更多相關(guān)文章： 合成孔徑雷達(dá) 高分辨 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 加速時(shí)域成像算法 極坐標(biāo)格式算法 加權(quán)對(duì)比度增強(qiáng)自聚焦 改進(jìn)總體最小二乘

【摘要】：合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種主動(dòng)式的微波成像系統(tǒng),具有全天時(shí)、全天候,遠(yuǎn)距離成像的特點(diǎn),在較低頻段工作時(shí),能夠穿透植被、地表等覆蓋物并發(fā)現(xiàn)隱藏目標(biāo)。SAR不僅在廣域監(jiān)視、戰(zhàn)場(chǎng)偵察等軍事領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值,而且逐步成為地形測(cè)繪、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估等民用領(lǐng)域的重要手段。機(jī)載聚束SAR具有靈活性強(qiáng)、重訪率高、易于實(shí)時(shí)處理等優(yōu)點(diǎn),能夠突破天線波束寬度對(duì)方位分辨率的限制,獲得高分辨率SAR圖像,因而得到了廣泛應(yīng)用。由于受到大氣湍流、平臺(tái)自身抖動(dòng)等因素影響,機(jī)載SAR運(yùn)動(dòng)軌跡變化劇烈,為獲取高分辨率SAR圖像,必須進(jìn)行高精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。受平臺(tái)載荷、試驗(yàn)成本等因素的限制,機(jī)載SAR一般只配備中等或低等精度的慣性導(dǎo)航系統(tǒng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高分辨SAR成像所需的波長(zhǎng)量級(jí)誤差補(bǔ)償精度要求。這時(shí),需采用基于數(shù)據(jù)自適應(yīng)的精確運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法。圍繞國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金、國(guó)家高技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃等項(xiàng)目,本文以快速時(shí)域成像算法和極坐標(biāo)格式算法(PFA)為基礎(chǔ),針對(duì)機(jī)載高分辨聚束SAR成像及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)中的關(guān)鍵問題展開研究,主要工作包括以下四個(gè)部分：基于斜視聚束模式下的SAR數(shù)據(jù)采集幾何和信號(hào)模型,第二章分別介紹了以快速后向投影算法、快速分解后向投影算法為代表的快速時(shí)域成像算法和以距離徙動(dòng)類算法、PFA為代表的插值類頻域算法,分別討論了以上各種算法的基本思想、處理過(guò)程以及優(yōu)缺點(diǎn),并分析了它們與自聚焦算法相結(jié)合的問題。SAR成像與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償本是一個(gè)整體,后面各章節(jié)提出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法均以第二章的成像算法為基礎(chǔ),或者對(duì)已有成像算法做出改進(jìn),使成像算法與高精度自聚焦處理相結(jié)合,進(jìn)一步補(bǔ)償信號(hào)中殘余運(yùn)動(dòng)誤差,實(shí)現(xiàn)高分辨SAR成像精確聚焦�？焖贂r(shí)域成像算法具有靈活選擇成像平面、獲得無(wú)畸變SAR圖像等優(yōu)點(diǎn)。但它們依靠積分方式重建方位維高分辨率圖像,難以獲取信號(hào)相位歷史域與最終圖像聚焦域之間的傅里葉變換關(guān)系,使得自聚焦算法無(wú)法與快速時(shí)域成像算法相結(jié)合進(jìn)行精確運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。針對(duì)這一問題,第三章提出了一種結(jié)合高精度自聚焦算法的加速時(shí)域成像算法處理流程。通過(guò)將各子圖像分別后向投影到全局廣義極坐標(biāo)網(wǎng)格,構(gòu)建出相位歷史域與最終圖像聚焦域之間的傅里葉變換關(guān)系,推導(dǎo)了自聚焦算法的使用條件。對(duì)各子孔徑圖像進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)和循環(huán)移位操作,獲得子孔徑圖像的無(wú)混疊二維波數(shù)譜并進(jìn)行無(wú)縫拼接。對(duì)全分辨數(shù)據(jù)二維波數(shù)譜做距離向逆傅里葉變換,采用基于加權(quán)最小均方相位梯度自聚焦算法實(shí)現(xiàn)相位誤差高精度補(bǔ)償。該方法采用FFT和循環(huán)移位操作實(shí)現(xiàn)子圖像的融合過(guò)程,避免了耗時(shí)、精度受限的二維插值操作,且易與高精度自聚焦算法結(jié)合,提取信號(hào)中殘余的運(yùn)動(dòng)誤差并補(bǔ)償,提高成像質(zhì)量。第四章研究基于二維自聚焦的高分辨聚束SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法。首先結(jié)合全球定位系統(tǒng)／慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS/INS)信息,對(duì)距離脈壓后的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行粗略的包絡(luò)偏移和相位誤差補(bǔ)償,采用簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的PFA處理。針對(duì)PFA中插值操作會(huì)放大并改變殘余運(yùn)動(dòng)誤差形式這一問題,提出了分階段處理流程(SSA),補(bǔ)償相位歷史域信號(hào)非系統(tǒng)距離單元徙動(dòng)(NsRCM)的影響�？紤]到相位誤差在高分辨SAR成像中的空變特性影響,提出了基于加權(quán)對(duì)比度增強(qiáng)的自聚焦算法對(duì)距離單元徙動(dòng)完全校正后的方位相位誤差進(jìn)行距離空變補(bǔ)償。該方法以對(duì)比度為衡量圖像聚焦性能的標(biāo)準(zhǔn),具有較高運(yùn)算效率和精度,且不要求成像場(chǎng)景中具有孤立散射點(diǎn)。斜視SAR能夠?qū)ζ脚_(tái)不能立刻到達(dá)的熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重訪,大大增加了聚束SAR系統(tǒng)的靈活性。然而,在斜視模式下,運(yùn)動(dòng)誤差的非空變方向與平臺(tái)理想航跡方向不一致,不能將正側(cè)視模式下的自聚焦算法直接應(yīng)用到斜視模式下。為獲取高分辨率圖像,斜視SAR的積累時(shí)間更長(zhǎng),運(yùn)動(dòng)誤差變化也更劇烈、形式更復(fù)雜。針對(duì)這些問題,第五章分析了斜視模式下的中心波束近似,給出了將實(shí)際三維運(yùn)動(dòng)誤差投影到斜距平面的轉(zhuǎn)化關(guān)系。結(jié)合GPS/INS信息,提出了一種新的運(yùn)動(dòng)誤差粗略補(bǔ)償方法。采用基于沿視線方向插值(LOSPI)的PFA,使得由相位誤差引起的方位模糊垂直于雷達(dá)視線方向�？紤]到LOSPI對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的影響,采用SSA去除相位歷史域信號(hào)的NsRCM。針對(duì)相位誤差的空變特性,提出了一種基于改進(jìn)總體最小二乘的相位調(diào)整對(duì)比度增強(qiáng)自聚焦算法,有效提升相位誤差估計(jì)的效率和精度。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN957.52

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張長(zhǎng)耀,陳仁元,鄧海濤,方志紅,葛家龍,王燕宇;機(jī)載聚束SAR的信號(hào)處理技術(shù)[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2003年04期

2 蔣為;李敏慧;;星載SAR滑動(dòng)聚束模式研究[J];現(xiàn)代雷達(dá);2011年03期

3 劉寒艷;宋紅軍;程增菊;;條帶模式、聚束模式和滑動(dòng)聚束模式的比較[J];中國(guó)科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào);2011年03期

4 陳穎穎;賈鑫;吳彥鴻;;對(duì)聚束和滑動(dòng)聚束模式下星載合成孔徑雷達(dá)的旁瓣偵察比較研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年08期

5 唐敦乙 ,沈伯禮;帶狀會(huì)聚束的形成及應(yīng)用[J];電工電能新技術(shù);1985年04期

6 于歷;一類光場(chǎng)態(tài)的高階反聚束和振幅的高階起伏[J];量子電子學(xué);1996年01期

7 楊威;李春升;陳杰;王鵬波;;星載SAR滑動(dòng)聚束模式三步擴(kuò)展算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

8 傅雄軍,高梅國(guó),何媛;一種有效的聚束式合成孔徑雷達(dá)圖像特征提取算法[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2004年07期

9 毛新華;朱岱寅;朱兆達(dá);;一種基于數(shù)字聚束的極坐標(biāo)格式算法波前彎曲補(bǔ)償[J];宇航學(xué)報(bào);2013年02期

10 楊志強(qiáng);郭巍;王巖飛;趙剛;;聚束式合成孔徑雷達(dá)回波數(shù)據(jù)分塊模擬方法[J];電子測(cè)量技術(shù);2007年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 付文憲;李少洪;毛士藝;;聚束式SAR中相位梯度自聚焦算法的改進(jìn)[A];圖像 仿真 信息技術(shù)——第二屆聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

2 廖力鳴;雷開卓;黃建國(guó);黃海;;水下等離子體聲源雙元聚束疊加方式與性能[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)水聲學(xué)分會(huì)2011年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

3 李威;李春升;于澤;陳杰;;星載SAR混合模式總體參數(shù)設(shè)計(jì)方法研究[A];第七屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 汪禮成;任家棟;鐘超;賈艷勝;何益康;;對(duì)地聚束成像SAR衛(wèi)星姿態(tài)控制技術(shù)研究[A];第二屆高分辨率對(duì)地觀測(cè)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

5 曾海彬;曾濤;胡程;朱宇;;聚束SAR成像算法中的幾種插值方法比較[A];第十二屆全國(guó)信號(hào)處理學(xué)術(shù)年會(huì)（CCSP-2005）論文集[C];2005年

6 李犖;張曉玲;;基于Chirp Z變換的機(jī)載雙站聚束式SAR成像[A];第十四屆全國(guó)信號(hào)處理學(xué)術(shù)年會(huì)(CCSP-2009)論文集[C];2009年

7 王鵬波;陳杰;李春升;楊威;;基于改進(jìn)Deramp處理的滑動(dòng)聚束SAR成像處理算法[A];第九屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2011年

8 黃頤;鄒化民;王仁卉;戴明新;鐘桂榮;劉達(dá);;不用CBD附件在JEM—100CX(Ⅱ)型電鏡上實(shí)現(xiàn)會(huì)聚束衍射的幾種方法[A];第三次中國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文摘要集（二）[C];1983年

9 章效鋒;嚴(yán)易鋒;馮國(guó)光;;Bi—Sr—Ca—Cu—O系超導(dǎo)相中共生結(jié)構(gòu)的會(huì)聚束觀察[A];第五次全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];1988年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 陳祺;星載多模式合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 吳玉峰;多模式SAR成像及參數(shù)估計(jì)方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 曾樂天;機(jī)載高分辨聚束SAR成像及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

4 孫進(jìn)平;機(jī)載聚束模式合成孔徑雷達(dá)的成像算法研究[D];北京航空航天大學(xué);2001年

5 高祥武;星載聚束模式合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電子學(xué)研究所）;2004年

6 周鵬;星機(jī)雙基地SAR系統(tǒng)總體與同步技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 祝晨輝;滑動(dòng)聚束星載合成孔徑雷達(dá)回波建模與成像研究[D];上海交通大學(xué);2010年

2 秦義;軟X射線聚束透鏡特性研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2006年

3 張坤;電子直線加速器聚束系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2010年

4 孫庚;聚束式合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 范馨月;聚束式合成孔徑雷達(dá)成像處理研究[D];電子科技大學(xué);2005年

6 楊海光;雙站聚束式合成孔徑雷達(dá)分辨力特性及成像算法研究[D];電子科技大學(xué);2006年

7 林玲娟;滑動(dòng)聚束式下的合成孔徑雷達(dá)成像算法研究[D];中國(guó)石油大學(xué)（華東）;2013年

8 廖家祥;滑動(dòng)聚束SAR成像機(jī)理研究[D];電子科技大學(xué);2012年

9 蘭天;滑動(dòng)聚束式SAR技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 張士明;機(jī)載高分辨聚束式SAR成像技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：1257897