發(fā)布時間：2017-09-08 09:15

  本文關(guān)鍵詞：高精度衛(wèi)星雷達高度計數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 雷達高度計 合成孔徑 延遲校正 回波模型 重跟蹤 系統(tǒng)仿真

【摘要】：衛(wèi)星雷達高度計是一種重要的海洋微波遙感器,它能夠測量海面高度、有效波高和海面后向散射系數(shù),其測量數(shù)據(jù)的進一步反演結(jié)果,可以應(yīng)用于海洋地球物理學(xué)、海洋動力學(xué)、海洋氣候與環(huán)境、海冰監(jiān)測等方面。合成孔徑雷達高度計是新一代高精度雷達高度計,它將合成孔徑的思想引入到了傳統(tǒng)雷達高度計中,在測高精度和分辨率方面都有很大的提高。本文對傳統(tǒng)雷達高度計和合成孔徑高度計的數(shù)據(jù)處理技術(shù)進行了比對研究和數(shù)值仿真,并利用航空校飛數(shù)據(jù)進行了驗證,研究結(jié)果驗證了合成孔徑高度計比傳統(tǒng)高度計具有更高的測量精度。在傳統(tǒng)雷達高度計方面,本文提出了一種適用于大誤指向角的回波模型以及一種計算重跟蹤修正表的新方法,并分析了回波重跟蹤算法的精度。在合成孔徑雷達高度計方面,本文提出了一種新的延遲校正算法,消除了衛(wèi)星運動導(dǎo)致的殘余誤差;研究了子視回波與地理位置的匹配和校準(zhǔn)方法,給出了Burst之間再次校正的方法;研究了合成孔徑模式高度計的回波模型,并分析了合成孔徑雷達高度計回波重跟蹤的理論精度。本文的主要貢獻和創(chuàng)新點有以下幾個方面:(1)對傳統(tǒng)雷達高度計和合成孔徑高度計的數(shù)據(jù)處理技術(shù)進行了比對研究,并利用超級計算機做了系統(tǒng)仿真,同時對航空校飛數(shù)據(jù)進行了處理,研究結(jié)果驗證了合成孔徑高度計比傳統(tǒng)高度計具有更高的測高精度;(2)針對傳統(tǒng)雷達高度計,提出了一個能夠適應(yīng)大范圍天線誤指向角的新的回波模型,解決了已有模型存在的在大誤指向角情況下失效的問題,利用該模型對HY-2A衛(wèi)星雷達高度計的數(shù)據(jù)進行了處理,得到了良好的結(jié)果;(3)在合成孔徑雷達高度計的數(shù)據(jù)處理中,提出了一種消除延遲校正算法中殘余誤差的新算法,利用該算法有效的解決了衛(wèi)星運動帶來的殘余誤差。(4)在合成孔徑雷達高度計的數(shù)據(jù)處理中,研究了子視回波與地理位置的匹配和校準(zhǔn)方法,提出了在Burst之間再次校正的方法。
【關(guān)鍵詞】：雷達高度計 合成孔徑 延遲校正 回波模型 重跟蹤 系統(tǒng)仿真
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN958
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 第一章 緒論17-26
• 1.1 引言17-18
• 1.2 雷達高度計的應(yīng)用18
• 1.3 雷達高度計的發(fā)展18-23
• 1.3.1 傳統(tǒng)雷達高度計的發(fā)展18-21
• 1.3.2 合成孔徑雷達高度計的發(fā)展21-22
• 1.3.3 寬刈幅成像雷達高度計22-23
• 1.3.4 毫米波雷達高度計23
• 1.4 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排23-26
• 第二章 雷達高度計的系統(tǒng)構(gòu)成及信號的統(tǒng)計特性26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 高度計測高的基本概念26-27
• 2.3 高度計的脈沖壓縮和全去斜技術(shù)27-28
• 2.4 高度計的回波信號28-32
• 2.4.1 高度計系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和回波信號的形成28-29
• 2.4.2 回波信號的統(tǒng)計特性29-31
• 2.4.3 回波信號中包含的海面參數(shù)31-32
• 2.5 小結(jié)32-34
• 第三章 傳統(tǒng)高度計回波模型及重跟蹤技術(shù)34-63
• 3.1 引言34-35
• 3.2 高度計的回波模型35-42
• 3.2.1 三項卷積模型35-36
• 3.2.2 回波模型的一階指數(shù)近似及天線誤指向角的影響36-38
• 3.2.3 適用于天線大誤指向角的近似模型38-42
• 3.3 回波重跟蹤算法42-53
• 3.3.1 最大似然算法42-45
• 3.3.2 最小二乘算法45-50
• 3.3.3 最小二乘算法精度的分析50-53
• 3.4 重跟蹤結(jié)果的修正53-57
• 3.4.1 點目標(biāo)響應(yīng)對重跟蹤結(jié)果的影響53-54
• 3.4.2 平坦海面脈沖響應(yīng)函數(shù)的影響54
• 3.4.3 查找表的制作方法54-57
• 3.5 HY-2A衛(wèi)星雷達高度計的數(shù)據(jù)處理結(jié)果57-61
• 3.5.1 偏斜度系數(shù)的確定57-58
• 3.5.2 天線誤指向角較小時的數(shù)據(jù)處理結(jié)果58-59
• 3.5.3 天線誤指向角較大時的數(shù)據(jù)處理結(jié)果59-61
• 3.6 小結(jié)61-63
• 第四章 合成孔徑雷達高度計的信號處理技術(shù)及精度分析63-96
• 4.1 引言63
• 4.2 合成孔徑雷達高度計的基本理念63-65
• 4.3 合成孔徑雷達高度計的延遲校正算法65-74
• 4.3.1 延遲校正算法的目的65-67
• 4.3.2 水平速度和垂直速度的影響67-69
• 4.3.3 Raney算法和SAMOSA算法69-70
• 4.3.4 改進的延遲校正算法70-74
• 4.4 延遲校正算法仿真比較74-79
• 4.4.1 點目標(biāo)仿真74-76
• 4.4.2 面目標(biāo)回波信號仿真76-79
• 4.5 多視配準(zhǔn)——Burst之間的延遲校正79-82
• 4.5.1 Burst之間距離校正的必要性80-81
• 4.5.2 Burst之間距離校正算法81-82
• 4.6 合成孔徑雷達高度計的回波模型82-86
• 4.7 重跟蹤算法86-92
• 4.7.1 最小二乘算法86-87
• 4.7.2 最小二乘算法的精度87-92
• 4.8 傳統(tǒng)雷達高度計與合成孔徑雷達高度計跟蹤精度的比較92-94
• 4.9 小結(jié)94-96
• 第五章 雷達高度計系統(tǒng)仿真及數(shù)據(jù)處理96-116
• 5.1 引言96
• 5.2 仿真環(huán)境96-97
• 5.3 海面的仿真97-101
• 5.3.1 海面仿真模型97-100
• 5.3.2 海面網(wǎng)格分辨率的劃分100-101
• 5.4 回波信號模型101-103
• 5.5 系統(tǒng)參數(shù)與信號時序103-106
• 5.5.1 雷達高度計系統(tǒng)仿真的關(guān)鍵參數(shù)103-104
• 5.5.2 從發(fā)射信號到接收信號的延時104-105
• 5.5.3 傳統(tǒng)模式下的時序105
• 5.5.4 合成孔徑模式下的時序105-106
• 5.6 傳統(tǒng)模式下仿真回波的處理結(jié)果106-110
• 5.7 合成孔徑模式下仿真回波的處理結(jié)果110-114
• 5.8 傳統(tǒng)模式和合成孔徑模式的仿真精度比較114
• 5.9 小結(jié)114-116
• 第六章 雷達高度計機載校飛數(shù)據(jù)處理116-145
• 6.1 引言116
• 6.2 校飛試驗執(zhí)行情況簡介116-117
• 6.3 系統(tǒng)參數(shù)117-118
• 6.4 機載情況下的理論測量精度分析118-122
• 6.4.1 傳統(tǒng)模式的理論精度118-119
• 6.4.2 合成孔徑模式的理論精度119-120
• 6.4.3 傳統(tǒng)模式和合成孔徑模式的理論精度比較120-122
• 6.5 根據(jù)海洋模型計算得到SSH122
• 6.6 校飛試驗數(shù)據(jù)處理122-144
• 6.6.1 輔助數(shù)據(jù)122-124
• 6.6.2 傳統(tǒng)模式下的波形重跟蹤結(jié)果124-125
• 6.6.3 合成孔徑模式下延遲校正前后的回波數(shù)據(jù)及波形重跟蹤結(jié)果125-126
• 6.6.4 處理得到的SSH比較126-132
• 6.6.5 處理得到的SWH及浮標(biāo)測量數(shù)據(jù)的比較132-139
• 6.6.6 處理得到的б~6比較139-144
• 6.6.7 SAR模式和傳統(tǒng)模式的精度比較總結(jié)144
• 6.7 小結(jié)144-145
• 第七章 論文總結(jié)與展望145-148
• 7.1 主要完成的工作145-146
• 7.2 本文的創(chuàng)新點146-147
• 7.3 論文的不足及將來的工作147-148
• 參考文獻148-156
• 發(fā)表文章156-157
• 致謝157

【參考文獻】

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本文編號：813161