【摘要】：雷達(dá)成像技術(shù)作為一種主動(dòng)式的微波遙感測(cè)量系統(tǒng),具有全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離作用、高分辨等特點(diǎn)。合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)在戰(zhàn)場(chǎng)偵察、高精度測(cè)繪、資源勘察、環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中扮演著重要的角色,而逆合成孔徑雷達(dá)(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)主要應(yīng)用于對(duì)空間、空中以及海洋艦船等目標(biāo)成像,兩者極大的提升了微波遙感探測(cè)數(shù)據(jù)獲取和信息感知的能力�，F(xiàn)有SAR/ISAR成像技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是廣域觀測(cè)和高分辨成像,并由單一功能模式工作向多功能多模式工作、單傳感器雷達(dá)到組網(wǎng)雷達(dá)協(xié)同工作等方向發(fā)展。同時(shí),隨著應(yīng)用需求的不斷增加,雷達(dá)成像數(shù)據(jù)獲取方式日臻多樣化,獲取體制逐步由單天線、單極化、單視角等單一維度向多天線、多極化、多視角等多維度方向發(fā)展。在多維度觀測(cè)下,現(xiàn)有雷達(dá)體制面臨著海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/傳輸困難、稀疏孔徑觀測(cè)、目標(biāo)參數(shù)估計(jì)與信息提取等關(guān)鍵性問(wèn)題。本文針對(duì)現(xiàn)有雷達(dá)成像體制遇到的若干瓶頸問(wèn)題,旨在利用稀疏信號(hào)處理方法進(jìn)行新型雷達(dá)高分辨成像算法的研究,用于解決實(shí)際應(yīng)用中存在的寬幅成像大數(shù)據(jù)觀測(cè)、稀疏孔徑成像、目標(biāo)參數(shù)估計(jì)與信息提取等關(guān)鍵性問(wèn)題。論文圍繞國(guó)家“973”計(jì)劃課題“稀疏微波成像的理論、體制和方法研究”、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“多維度微波成像基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”以及國(guó)家自然科學(xué)基金“空間目標(biāo)全極化ISAR成像與特征提取研究”等項(xiàng)目的研究任務(wù),著重于稀疏采樣非模糊成像、聯(lián)合高分辨成像與信息提取一體化機(jī)制等方面展開(kāi)研究。論文的具體研究?jī)?nèi)容可以概括為如下幾個(gè)方面:(1)穩(wěn)健的ISAR相位自聚焦算法研究我們提出了一種基于稀疏化表征的聯(lián)合ISAR方位成像和相位自聚焦算法,有效提升了在低信噪比下相位自聚焦和成像的性能。通過(guò)貝葉斯統(tǒng)計(jì)建模,建立稀疏化表征ISAR成像模型,并將初相誤差建模成模型誤差。相應(yīng)的,我們提出了一種改進(jìn)的擬牛頓算法,進(jìn)行聯(lián)合相位誤差估計(jì)和方位成像求解,并利用方位FFT和矩陣Hardmard乘積操作實(shí)現(xiàn)求解的快速化。然后,我們將其擴(kuò)展到稀疏孔徑觀測(cè)的情況,結(jié)合傳統(tǒng)自聚焦算法和基于稀疏優(yōu)化的ISAR成像方法,最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的非模糊成像。(2)聯(lián)合ISAR成像與方位定標(biāo)算法研究分別針對(duì)勻轉(zhuǎn)速和勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)目標(biāo),我們進(jìn)行了稀疏孔徑ISAR高分辨成像與定標(biāo)算法研究。在勻轉(zhuǎn)速目標(biāo)成像中,基于稀疏化表征技術(shù)我們提出了初相誤差校正、越單元徙動(dòng)校正和方位稀疏孔徑成像三者聯(lián)合處理,解決稀疏孔徑高分辨成像中存在的運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償和非模糊成像困難的問(wèn)題。在勻加速目標(biāo)成像中,通過(guò)稀疏優(yōu)化算法基于稀疏孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行散射中心提取、參數(shù)估計(jì)和距離-多普勒成像,然后利用估計(jì)的多分集參數(shù)進(jìn)行目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)估計(jì),實(shí)現(xiàn)方位定標(biāo)處理;然后,我們將機(jī)動(dòng)目標(biāo)稀疏孔徑成像算法擴(kuò)展到ISAR圖像存在越單元徙動(dòng)的情況,并進(jìn)行成像模型和算法的改進(jìn),有效提升了在低信噪比和低采樣數(shù)據(jù)下的成像性能。(3)InISAR聯(lián)合三維成像與轉(zhuǎn)速估計(jì)算法研究我們將單通道機(jī)動(dòng)目標(biāo)稀疏孔徑ISAR高分辨成像算法推廣到InISAR聯(lián)合多通道三維成像。聯(lián)合多通道進(jìn)行稀疏化表征,相比于單個(gè)通道成像,有效提高了散射中心提取、參數(shù)估計(jì)和二維成像性能。針對(duì)估計(jì)的參數(shù)和提取的散射中心存在誤差問(wèn)題,我們提出了聯(lián)合目標(biāo)三維幾何重構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)的優(yōu)化求解算法,有效去除樣本中的“局外點(diǎn)”和估計(jì)誤差,實(shí)現(xiàn)精確的目標(biāo)三維幾何和轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)。(4)海洋寬測(cè)繪帶成像算法研究基于稀疏化表征,我們研究了單天線SAR寬幅海洋多艦船目標(biāo)成像算法。綜合系統(tǒng)參數(shù)和成像體制設(shè)計(jì),通過(guò)控制波束沿距離向掃描,實(shí)現(xiàn)寬幅場(chǎng)景觀測(cè),而每個(gè)測(cè)繪帶對(duì)應(yīng)稀疏孔徑觀測(cè)。根據(jù)距離方位解耦合原理構(gòu)造回波模擬算子,提出了稀疏非模糊成像算法,成功實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)測(cè)繪帶的全孔徑分辨成像,多個(gè)測(cè)繪帶拼接可以獲得無(wú)模糊的寬幅海洋SAR圖像。然后,對(duì)回波模擬算子性能進(jìn)行了分析,確保寬幅海洋多艦船目標(biāo)成像具有較高的成功率。(5)InSAR圖像噪聲濾波算法研究針對(duì)InSAR圖像幅度存在相干斑和干涉相位存在噪聲特點(diǎn),我們提出了一種InSAR圖像聯(lián)合幅度和相位噪聲濾波算法。利用稀疏化表征技術(shù)挖掘InSAR圖像的稀疏先驗(yàn)信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)InSAR圖像聯(lián)合幅度和相位的正則化處理�；谪惾~斯壓縮感知理論,我們進(jìn)行InSAR成像求解,以同時(shí)實(shí)現(xiàn)干涉相位噪聲濾波和相干斑抑制,提升了噪聲濾波的性能。然后,我們將單個(gè)通道成像算法推廣到InSAR多通道聯(lián)合成像的情況,提高了對(duì)通道之間信息的保護(hù)能力。
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN957.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王根原,保錚;一種基于自適應(yīng)Chirplet分解的逆合成孔徑雷達(dá)成像方法[J];電子學(xué)報(bào);1999年03期

本文編號(hào)：2770732