一、星载聚束式SAR精确成像处理(论文文献综述)
童威[1](2021)在《基于FRFT的Geo双基地动目标成像与识别算法研究》文中提出静止地球轨道双基地合成孔径雷达(Geostationary orbit Bistatic Synthetic Aperture Radar,Geo-BSAR)系统是一种特殊构型的被动式双基地合成孔径雷达系统。该系统的发射机可以部署在一个静止的轨道卫星上,接收器可以是放置在卫星、飞机或者地球的表面,成像目标可以是地面的目标或者是空中的目标,也可以是处于运动状态的目标或一些处于静止状态的目标。GEO-BSAR系统具有的部署成本低、照射范围广、系统隐蔽性强和地球同步特性等技术优势,还具有安全性好、开发成本低、灵活性高、覆盖性好和数据处理简单等优点。这些特性减少了目标检测空时特性带来的影响,在军事和民用均有着广泛的应用前景。本文利用GEO-BSAR系统的优点,首先对高轨道,长合成孔径时间背景下静止目标的距离徙动,成像质量进行分析和说明。针对该场景下静止目标较大距离徙动,通过对级联Keystone变换的GEO-BSAR系统成像算法的研究,实现对静止目标的高精度、快速的距离徙动校正及精确的成像。由于动目标自身速度带来的更大的距离徙动,并且存在静止目标和地杂波对动目标信息的影响,仅在此场景下使用级联Keystone方法,无法获取精确的动目标成像图像。因此,本文结合了分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)与偏移相位中心天线(Displaced Phase Center Antenna,DPCA)的特点,对单基地场景下动目标的成像与识别过程进行分析与说明,提出了一种基于FRFT参数估计结合keystone变换共同作用的算法。将该算法运用在GEO-BSAR系统下,通过keystone变换进行距离徙动校正,获取精度较低的预成像,然后使用DPCA技术消除静态杂波信息。最后在方位频域进行基于FRFT的参数估计,有效的将动目标引起的位置偏移和成像散焦校正,获得清晰的地面动目标成像图形。仿真结果表明,本文提出的算法能够实现对动目标精确的距离徙动校正、高分辨率成像与识别。
董春雷[2](2020)在《基于SBR算法的海上目标复合电磁散射及SAR成像与识别研究》文中指出本文首先针对弹跳射线(Shooting and Bouncing Ray,SBR)算法进行优化,并基于改进后的SBR算法建立了电大尺寸复杂目标与实际复杂海环境复合电磁散射模型,分析了目标与海面复合模型的电磁散射特性。在此基础上,进一步研究了基于电磁散射计算的SAR成像算法,建立了典型舰船目标SAR图像仿真数据集,并结合深度学习理论完成了舰船SAR图像仿真数据集的识别与分类工作。论文的主要工作如下:1、详细介绍了开放图形库(Open Graphics Library,Open GL)面元消隐以及基于八叉树结构的邻域搜索算法的基本原理,并在此基础上提出了Open GL与邻域搜索算法相结合的快速算法用以提高射线追踪的效率。该算法优化了射线穿过树结构角点与边线后的搜索问题以及射线穿出树结构体的判断问题,同时能够有效降低代码复杂度、提升SBR算法的计算效率。2、射线追踪的准确性对于SBR算法的计算精度至关重要,为了能够有效提高SBR算法的精度,本文提出了基于双尺度剖分技术的SBR算法。该算法利用大尺寸面元拟合目标几何轮廓减少射线遮挡判断次数,同时,利用再剖分的小尺寸面元进行双向追踪提高射线追踪的准确性。与传统SBR算法相比,基于双尺度剖分技术的SBR算法在保证了SBR计算效率的同时提高了计算精度。3、为了进一步提高SBR算法的计算效率,研究了基于CUDA架构的GPU并行加速算法。首先,详细介绍了CUDA编程的运行模式以及数据存储方式。然后,具体给出了基于CUDA的并行SBR算法的计算流程以及优化过程。通过对不同电大尺寸舰船目标的仿真计算,验证了并行SBR算法能够有效减少仿真时间,提高计算效率。4、为了满足电大尺寸目标与海面复合电磁散射快速求解的需求,将改进后的SBR算法与海面双尺度模型相结合,建立了海面上方单目标以及海面上方多目标复合散射模型。仿真计算了不同海况参数、不同雷达参数以及不同目标参数下,海面与单/多目标复合散射回波,分析了各参数对复合散射特性的影响。5、详细说明了SAR成像的基本原理以及距离-多普勒(RD)成像算法的具体流程。结合SAR成像原理,利用已建立的目标与海面复合电磁散射模型仿真计算了舰船与海面复合的频域散射场,并利用频域脉冲相干法得到了SAR回波数据。然后,采用RD成像算法生成了海面舰船SAR图像。同时,明确给出了极坐标格式算法录取的回波数据与电磁散射计算之间的转换关系。最后,仿真生成了不同海况参数以及雷达参数下复合场景SAR图像。6、详细介绍了Tensorflow框架的基本知识以及深度卷积神经网络的基本结构,利用仿真方法生成了六类舰船目标SAR图像数据集。根据VGG-16网络的基本结构搭建了深度卷积神经网络,并利用仿真数据对网络进行训练,研究了不同激活函数、不同学习率、不同最优化方法以及不同dropout选取比例对网络训练以及识别准确率的影响。同时探究了不同海情的图像训练集对网络泛化性的影响。
杜敏刚[3](2020)在《中轨SAR新体制研究》文中研究指明星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天候、全天时和全球观测能力,已成为一种关键的对地观测手段。随着星载SAR技术的发展和应用需求的推动,以及为了融合低轨SAR高分辨与中高轨SAR持续观测的优势,中轨SAR新体制作为一种重要的折中体制被提出。中轨SAR新体制因其大轨道偏心率特点,其存在复杂的轨道与SAR特性、时变的轨道高度和波束覆盖幅宽问题,以及工作于大斜视成像模式时的严重距离走动和复杂空变等难点。因此,本论文针对中轨SAR新体制的这些问题与难点展开工作,论文的主要工作如下:1.系统的研究了中轨SAR新体制的特性。针对中轨SAR新体制轨道与SAR特性相对复杂问题,首先通过引入几种空间坐标系,建立了中轨SAR新体制的星地几何模型。在此基础上,对中轨SAR新体制的一些重要特性进行了研究。重点推导了中轨SAR新体制的多普勒参数表达式,分析了目标的多普勒特性。还分析了星下点轨迹、波束覆盖、点目标合成孔径时间特性。使用模糊函数法推导了点目标的分辨率椭圆表达式并分析了分辨率特性,以及分析了全轨雷达发射功率的变化。2.提出了一种中轨SAR新体制优化的波位设计方法。针对中轨SAR新体制存在的时变轨道高度和波束覆盖幅宽问题,提出了一种基于最优测绘带的波位设计方法。该方法综合考虑各轨道时刻各波位测绘带宽、脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)限制条件、方位模糊度和距离模糊度等约束波位设计的因素进行最优测绘带与PRF选择。通过基于最优测绘带的波位迭代方法完成对该轨道时刻所有波位的设计。最后,通过条带和滑动聚束工作模式的波位设计实施,验证了所提方法的有效性。3.提出了一种中轨SAR新体制大斜视成像算法。中轨SAR新体制为了提供更高的分辨率以及更强的持续观测能力,需要工作在大斜视模式。针对大斜视模式下的严重距离走动和回波数据冗余量大问题,提出了一种变PRF技术对回波进行录取,提高数据存储效率。针对大斜视信号存在的复杂方位空变问题,提出了一种结合扩展的omega-K算法和时频联合尺度变换的成像算法。该方法首先使用方位时间尺度变换方法来完成距离单元徙动的方位空变校正,然后使用扩展的omega-K算法来完成距离空变的距离单元徙动校正,最后使用方位频率尺度变换的方法来处理剩余距离方位耦合空变和高阶方位空变。仿真实验表明,本文所提成像算法能实现中轨SAR新体制大斜视模式下的场景精确成像,验证了该算法的有效性。
廉蒙[4](2019)在《地球同步轨道星/机双基地SAR非平稳舰船目标成像研究》文中研究说明地球同步轨道星/机双基地合成孔径雷达(Geosynchronous Spaceborne/Airborne Bistatic Synthetic Aperture Radar,GEO SA-Bi SAR)是一种以地球同步轨道卫星为发射机,以高空侦察机、预警机或无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)等飞机作为接收机的移变双基地合成孔径雷达系统。与传统光学成像手段相比较,其能够全天时、全天候的对感兴趣的运动目标进行检测与成像。与一般的星载合成孔径雷达相比,其受电离层和平流层的影响较小,并且对发射功率的要求相对较低。与传统机载合成孔径雷达相比较,其发射机位于远离一般反辐射武器攻击范围的地球同步轨道上,这种“远发近收”的策略使其具有更强的战场生存能力。上述优势使得GEO SA-Bi SAR可以被广泛的应用于灾害预警、海洋监测、情报侦察等民用与军用领域。海面舰船目标在GEO SA-Bi SAR相干积累时间(Coherent Accumulated Time,CAT)内的运动不仅包含由推进装置产生的水平运动,还包含由海浪运动引起的垂直运动与三维摆动。因此,在收发平台平稳飞行的情况下,舰船目标回波信号的相位历程存在慢时间维上的周期项。所以,传统的距离-多普勒(Range-Doppler,R-D)算法在对舰船目标成像过程中会产生散焦现象。如何估计在海浪影响下舰船目标的多普勒参数,解决周期项引起的散焦问题是提高GEO SA-Bi SAR舰船目标成像质量的关键。基于这一核心思想,在GEO SA-Bi SAR对舰船成像过程中,基于回波数据提取目标多普勒历程并精确估计目标多普勒参数,克服传统动目标检测成像方法适用条件苛刻的缺点和消除海浪运动影响的运动补偿是三个主要研究方向。针对以上GEO SA-Bi SAR舰船目标成像领域存在的问题,本论文进行了详细的理论分析与仿真实验研究。论文的主要工作可概括为以下四部分:1.分析了地球同步轨道(Geosynchronous Orbit,GEO)卫星与海面舰船的运动特性,用数学方法描述了GEO卫星的运动轨迹,GEO卫星与地球的相对速度以及舰船在海浪影响下的六维运动。建立了GEO SA-Bi SAR的成像几何模型,结合GEO卫星的运动特点对该系统的工作模式进行了分析,推导了GEO SA-Bi SAR的回波信号形式。对比没有海浪运动影响的回波信号,指出海浪运动会对目标的多普勒频率产生一定影响,进而引起目标成像过程中的散焦问题。探讨了进一步提高GEO SA-Bi SAR舰船成像质量的可能性。对滑动聚束工作模式下系统的相干积累时间与方位覆盖范围进行了分析,得到了合成孔径时间内机载合成孔径雷达地面波束投影的改变对相干积累时间的影响基本可以忽略的结论。基于梯度向量法推导了GEO SA-Bi SAR系统二维分辨率以及分辨单元大小的表达式,给出了系统成像精度主要受接收平台姿态与滑动因子影响的分析结论。通过计算机仿真实验,探讨了平台初始姿态对系统分辨率的影响。2.研究了GEO SA-Bi SAR对舰船目标的波束到达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计与杂波抑制问题,提出了基于多通道最大似然估计(Maximum Likelihood Estimate,MLE)的DOA估计方法与基于自适应波束形成(Adaptive Beam Forming,ABF)的杂波抑制方法。本论文建立了多接收天线的多通道GEO SA-Bi SAR研究模型,并推导了多通道GEO SA-Bi SAR的信号表达式,说明了该系统下目标DOA估计的关键在于使目标信号在此投影方向上的能量最大。对于目标相对接收机DOA的估计问题,本论文采用了构造相位补偿函数的方法去除不同通道间的多普勒偏移与静止目标的多普勒调频率,利用MLE算法估计目标的DOA。对于杂波抑制问题,本论文提出由于GEO SA-Bi SAR运动的特殊性,传统的相位中心偏置天线(Displaced Phase Center Antenna,DPCA)方法效果变差,但基于ABF的算法能够在DPCA条件不再满足的情况下对目标信号进行增强,达到杂波抑制的效果。通过计算机仿真实验,比较了本论文所提出方法与DPCA方法的杂波抑制效果,验证了本文算法的有效性。3.提出了基于自适应Chirplet分解的GEO SA-Bi SAR三维摆动舰船目标成像方法。该方法的核心是通过对每个距离单元内回波信号进行Chirplet分解,进而得到各距离单元内信号的时频曲线,实现对目标多普勒中心频率与调频率的精确估计。根据估计所得的目标多普勒信息对方位压缩函数进行设计,避免了由于目标随机摆动所产生的散焦现象。该方法采用了更加贴近海面实际情况的目标三维摆动模型,因而在处理复杂海情下的GEO SA-Bi SAR舰船成像过程中具有更高的成像精度。仿真实验验证了该方法相较于传统的魏格纳-威尔分布(Wigner-Ville Distribution,WVD)和伪魏格纳-威尔分布(Pesudo Wigner-Ville Distribution,PWVD)时频分析手段不仅具有更高的时频分析精度且得到的多普勒谱所含交叉项相对较少,能够更好的解决多普勒参数估计中的多普勒谱非线性特性产生的影响,使GEO SA-Bi SAR对三维摆动目标具有更好的成像质量。4.研究了海浪导致的舰船目标升沉运动对成像产生的影响,通过利用回波数据重建由海浪引起的舰船升沉运动,提出了基于舰船升沉运动补偿的舰船目标成像方法。本论文基于对GEO SA-Bi SAR成像几何中移动舰船目标多普勒历程的分析,考虑了由舰船自身动力系统产生的水平运动以及由海浪起伏导致的升沉运动。本论文提出的补偿方法主要包含了三种完善的算法,它们分别为自适应陷波滤波器(Adaptive Notch Filtering,ANF)、求根多信号分类(Root Multiple Signal Classification,Root-MUSIC)算法和线性最小方差算法(Linear Least Squares,LLS)。ANF用于分析目标信号时频特性,进而提取舰船目标的波浪扰动和巡航运动。Root-MUSIC算法和LLS算法用于舰船升沉运动重建中运动补偿函数参数的估计。本论文推导了GEO SA-Bi SAR系统中受海浪起伏影响的移动舰船目标的回波信号,分析了海浪起伏产生的升沉运动与舰船自身的水平运动对回波信号多普勒历程产生的影响。对于舰船目标的瞬时多普勒频率,本论文采用ANF对沿距离单元徙动(Range Cell Migration,RCM)曲线采集的距离压缩后信号进行时频分析。在得到精确的时频曲线后,对曲线斜率进行估计并去除曲线中的线性成分。对于去除线性成分后剩余的时频曲线中由舰船升沉运动产生的周期成分,本论文采用Root-MUSIC与LLS算法对其中周期成分进行估计,进而得到舰船升沉运动重建所需的参数。最后,基于所估计的参数,设计升沉运动补偿函数消除海浪运动导致目标起伏对成像产生的影响。仿真实验证明了本论文所提出方法的正确性与有效性。
陈勇[5](2018)在《末制导弹载SAR成像关键技术研究》文中指出合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种全天候、全天时现代高分辨率微波遥感成像雷达,可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。将SAR应用于导弹平台进行主动二维成像,利用获取的目标区域图像做匹配处理,修正弹上惯性导航系统(Intertial Navigation System,INS)的长时间积累误差和初始定位误差,是提高精确制导武器打击精度的有效途径。弹载SAR成像作用距离远、成像分辨率高,可以在很远的距离、强烈的地杂波、海杂波背景上进行准确探测、目标识别和自动攻击点的选择。不同于传统的机载或星载SAR成像处理方法,导弹末制导阶段是一条高速俯冲弹道,飞行速度快,在垂直方向存在一定的速度和加速度,因此,末制导阶段弹载SAR成像需解决以下问题:(1)俯冲运动SAR成像;(2)大斜视角成像;(3)弹载SAR图像匹配;(4)SAR模拟实验系统设计与工程实现。针对上述问题,本文围绕末制导阶段弹载SAR成像技术开展了以下研究工作:1、研究了末制导阶段大斜视角弹载SAR条带模式下的高分辨成像技术。针对大斜视角弹载SAR平台末制导运动特点,建立了末制导段大斜视角弹载SAR成像的几何模型。通过对弹目间瞬时斜距时域近似处理所引入相位误差的分析,得到了距离徙动随斜视角的变化关系。结合分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)易于处理线性调频信号的特点,从而提出了一种适用于末制导阶段的大斜视弹载条带式SAR FrRD成像算法。该算法利用二维FrFT完成距离向和方位向的聚焦处理,仿真实验结果验证了该算法的有效性。2、研究了末制导阶段大斜视角弹载聚束SAR成像技术。根据末制导阶段弹载聚束SAR平台运动的特点,使用高阶逼近模型建立了末制导弹载聚束式SAR回波信号模型。通过对弹载聚束SAR几何场景和运动特点分析,提出了一种适用于末制导在大斜视角情况下弹载聚束SAR的改进FS成像算法。该算法首先在fr-ta域完成线性距离走动校正,然后通过对原算法所定义的参考函数进行了相应的修正,使目标的距离徙动经过相应频率变标因子调整为场景中心点的距离徙动,并通过块移和二次距离压缩完成距离徙动校正和剩余视频相位的去除,从而避免了距离徙动算法中的Stolt插值,代之以傅立叶变换和复数乘法,使得算法的计算量大大降低。同时,在方位向的处理中,采用了新的方位Scaling函数,解决了原有算法中进行方位Scaling时,方位向扩展点数随斜视角的增大而成倍增长的矛盾。仿真结果验证了算法的有效性。3、研究了弹载SAR图像匹配技术。通过分析传统尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)算法的局限性,提出了一种基于改进SIFT的图像匹配算法。该算法通过利用指数加权平均比率(Ratio of Exponentially Weighted Averages,ROEWA)算子的恒虚警率特性,改进特征描述算子,生成的新特征向量增强了算法对相干斑噪声的鲁棒性,降低了SIFT特征描述算子的维度,加速了SIFT的计算速度,提高了弹载SAR图像匹配效率。仿真实验结果验证了算法的有效性。4、研究了基于FPGA+DSP的弹载SAR成像处理技术。根据主要技术指标提出了SAR收发前端的设计方案,采用混合集成技术设计实现了线性调频收发前端。通过FPGA和DSP协同工作的信号处理模式设计实现了弹载SAR信号处理系统,系统由DSP处理SAR成像算法,FPGA作为其辅助模块,实现回波信号的低通滤波、正交变换等信号预处理工作。通过仿真模拟实验和外场轨道SAR实验验证了该SAR成像模拟实验系统的可行性和正确性。
郭苹[6](2016)在《星载低轨/地球同步轨道SAR成像算法研究》文中研究指明随着应用需求对成像性能要求的不断提高,针对星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的研究逐步朝着高分辨率、宽测绘带、多模式等方向推进。当分辨率较高或者运行轨道高度较高时,由于受到地球自转的影响,卫星将沿三维空间曲线运动,最终导致传统成像模型及成像算法无法正常工作。我们从对星载SAR的成像几何模型重新构造开始,重点围绕星载低轨SAR(Low Earth-Orbit SAR,LEO-SAR)及地球同步轨道SAR(Geosynchronous SAR,GEO-SAR)中的距离-方位耦合,频谱混叠及空变特性等问题展开研究。各章主要工作概括如下:1.在高分辨或大场景情形下,星载SAR的运动轨迹并不是一个严格的直线而是一个三维空间曲线,因而常规基于匀速直线假设的星载SAR模型存在较大误差。针对这个问题,利用矢量运算及坐标转换建立了精确的星-地几何模型,深入的剖析了影响星载SAR建模的若干因素,推导了星载SAR的多普勒和分辨率等系统参数的精确表达式,为后续的系统参数及算法设计奠定了基础。针对星载SAR“走-停”模型不适用的问题,提出了一种“等效中点”距离模型。根据收-发几何关系,对双程时延表达式进行精确推导,并利用“等效中点”距离历程对收发双程距离历程等效处理,大大降低了星载SAR模型的复杂度,且该模型考虑了卫星曲线飞行轨迹的影响,相比基于匀速直线飞行的星载SAR非“走-停”模型,其精度更高、适用性更强。2.针对大斜视情形下星载BS-SAR的成像聚焦问题,从统一化的角度进行研究,提出了一种通用的波数域成像处理算法(Omega-K Algorithm,ωKA)。首先对斜视情况下包括聚束、滑动聚束、方位波束扫描(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPS)等多种工作模式的分析和总结,构造了统一的BS-SAR的信号模型。然后,对大斜视及波束指向变化给多普勒频率及方位维带宽等回波特性带来的影响进行了分析,并根据分析结果对常规两步处理技术进行修正使其适用于大斜视BS-SAR的信号处理。最后,通过对预处理前后的二维频谱对比分析,利用傅里叶变换时移及频移的性质,推导了经过预处理后精确的斜视两维频谱表达式,即应用于斜视情况的ωKA的精确的参考匹配函数表达式,并利用该参考函数完成对场景的聚焦处理。该方法充分的考虑了斜视角及波束指向变化的影响,能够有效的解决频谱混叠及耦合的问题,适用于不同模式的星载SAR,具有流程简单、易实现的特点。3.针对高分辨情况下星载LEO-SAR沿弯曲轨迹运动导致的耦合及空变问题,提出了一种方位维频率域非线性变标算法(Azimuth Frequency Nonlinear Chirp Scaling,AFNCS)。卫星沿弯曲轨迹运动主要带来两方面影响,一方面会导致传统双曲线距离模型失效,另一方面导致传统基于匀速直线模型设计的聚焦算法失效。针对这些问题,首先,建立了高分辨聚束式星载SAR的信号模型,采用在距离等式中引入等效加速度变量的距离模型,以便精确的描述真实的距离历程。然后,利用级数反演法(Method of Series Reversion,MSR)对二维频域表达式进行推导并对频谱的空变性进行了分析。最后,根据目标方位位置与方位维频率的非线性变化关系对变标函数进行推导,采用方位时域预滤波与方位频域变标相结合的操作,在消除空变及距离-方位耦合的同时完成聚焦处理。该方法可以很好去除方位调制项的空变特性,有效地扩大成像范围。4.针对星载GEO-SAR信号的距离-方位两维空变特性问题,提出了一种距离-方位两维变标的聚焦处理算法。首先,根据星-地几何模型及物理学知识,在考虑了地球自转影响的前提下,利用卫星的运动参数矢量对卫星真实的运动轨迹进行拟合,获得精确的卫星-目标瞬时距离历程表达式。然后,对两维频谱中距离徙动项、距离调频率系数及方位调制项的两维空变性进行了量化分析。最后,基于对空变性的分析结果,在距离维采用变标方法消除距离徙动项的距离空变性,在方位维采用沿距离向不断更新的方位时域两步变标的方法补偿距离-方位两维空变性,完成最终的聚焦处理。由于充分考虑了方位空变性的影响且大部分处理步骤是在距离-多普勒域或者两维频域完成,该算法可以高效的处理大场景回波数据。
唐世阳[7](2016)在《曲线运动轨迹SAR成像方法研究》文中认为随着雷达技术的快速发展,对曲线运动轨迹下的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像的研究具有特殊的应用价值。与传统匀速直线运动的载体受到气流等因素的影响产生的运动误差不同,曲线运动轨迹SAR具有较大的空间三维加速度以实现平台的灵活控制及不同的应用需求。本论文针对现阶段曲线运动轨迹SAR的成像问题和发展趋势,从统一化的SAR模型研究入手,逐步深入展开研究。主要研究内容包括以下几个方面:1.针对常规匀速直线飞行SAR成像模型及特性失效的问题,建立了描述曲线运动轨迹SAR的成像模型及特性。在曲线运动轨迹情形下,雷达的将无法沿直线飞行,速度也很难保持匀速,这也使得基于匀速直线飞行假设的常规成像模型及特性存在一定误差。针对模型失效的问题,利用矢量分析法研究了适用性更广的SAR成像模型,并根据该模型分析了曲线运动轨迹SAR波束指向控制的数学描述,有效地提高了波束指向控制的精度。针对成像特性问题,利用经典物理学结合矢量分析法,对曲线运动轨迹SAR的分辨率、带宽等成像特性参数进行分析及精确推导,并定量研究加速度补偿的约束条件及精确要求,建立补偿准则,为后续的算法设计奠定基础,避免了传统方法所面临的误差较大、精度不高的问题。此外,针对不同模型的应用,给出了相应的分析与说明。2.针对曲线运动轨迹情形下高分辨大斜视聚束SAR波数域方法不适用的问题,提出了改进的波数域方法,其本质是通过对曲线运动轨迹距离历程的等效化处理以实现波数域算法的修正,有效地提高聚焦结果的质量,实现大斜视、高分辨成像。利用时频分析法分析和挖掘了曲线运动轨迹聚束SAR内部结构的变化及产生的问题,即频谱混叠和常规波数域算法失效,建立了曲线运动轨迹情形下高分辨大斜视聚束SAR的数学模型。针对两维频谱混叠的问题,通过构造新的时频旋转函数调整采样间隔,提出了基于传统两步处理技术的方位维预处理方法。针对波数域成像算法的特点,即相位线性化,推导出了等效化距离历程,该等效化距离历程的空变部分与传统匀速直线飞行SAR具有相同的数学表达形式,避免了利用级数反演法推导二维频谱和相位线性化等极其复杂问题,提出了改进的波数域成像处理算法,并将方位维预处理和改进的波数域成像处理算法相结合,可以有效地应用在曲线运动轨迹大斜视聚束SAR成像。3.在曲线运动轨迹波束指向SAR情形下,针对机载存在的频谱混叠和空变特性问题,提出了基于更新的频率域成像算法;针对星载存在的“走-停”模型不适用和空变特性的问题,提出了两维Keystone变换成像算法。在灵活波束指向发展趋势下,条带、聚束、滑动聚束及方位波束扫描(Terrain Observation by Progressive Scans, TOPS)等不同模式的SAR成像系统应运而生,统称为“波束指向SAR"。建立曲线运动轨迹机载波束指向SAR的几何模型,分析了影响其成像的若干重要因素,提出了基于方位维预处理和后处理的频率域算法,算法处理的重点是推导精确的距离维更新表达式。所提方法可以有效的解决了方位维频域混叠、方位维时域混叠及空变性等问题,提高了曲线运动轨迹机载波束指向SAR的成像质量。与机载SAR不同,曲线运动轨迹星载波束指向SAR需要考虑“走-停”假设带来的误差问题,针对“走-停”误差,分析了影响成像的因素,建立了数学模型,并提出了基于两维Keystone变换的成像处理算法,算法的关键在于利用两维泰勒级数展开获得方位时域和频域的各阶系数关于零阶系数、一阶系数的线性描述关系,并根据该描述进行两维信号重新分配,该方法考虑了卫星飞行以及高阶相位的影响,能够有效地解决“走-停”假设误差和空变特性的问题,适用于不同轨道高度的星载SAR具有处理流程简单、易理解的特点。需要特别说明的是,对曲线运动轨迹波束指向SAR统一化处理算法的研究结果具有较强的适用性、完整性和扩展性。4.针对曲线运动轨迹情形下任意构型双基SAR存在的频谱混叠和空变特性问题,提出了广义极坐标成像处理算法(Generalized Polar Format Algorithm, GPFA)和扩展的方位维非线性变标(Azimuth Nonlinear Chirp Scaling, ANCS)(Extended ANCS, EANCS)算法两种处理方法。GPFA将单基SAR的方位维预处理和后处理技术进行改进,并融合双基SAR所需的插值映射函数进行成像聚焦,解决了任意构型双基SAR的方位维频域混叠、方位维时域混叠及空变性等问题,具有简单易实现的特点,可以有效地提高成像聚焦的质量。针对传统的ANCS算法无法精确的获得方位时间与点目标方位位置的非线性关系等问题,提出了一种EANCS算法,该算法利用多相滤波器提高了非线性变标处理的自由度,并根据多普勒参数与多普勒中心的非线性关系推导了多阶的变标因子并构造了扰动函数,可以解决传统ANCS算法对任意构型双基SAR不适用的问题,并可以很好去除两维空变特性的影响,有效地改善了任意构型双基SAR,成像的质量和成像的范围。
周芳[8](2014)在《高分辨SAR/ISAR成像信号补偿新技术研究》文中研究表明合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)具有全天时、全天候工作,远距离探测,宽测绘带和高分辨成像的特点,在微波遥感领域具有巨大的发展潜力,在国防和国民经济中都具有举足轻重的意义。伴随着信息处理技术的发展和应用需求的提升,需要获得更高成像质量的雷达图像。为了获得更高分辨率更大成像场景的雷达图像,不仅需要对各种成像算法进行研究,还需要对信号补偿技术进行探索。几乎所有的SAR/ISAR成像算法都假设雷达或者目标在真空的理想路径上运动,雷达或者目标的运动位置和运动状态在观测时间内都精确已知。但在实际应用中,在雷达信号发射、传播、接收、处理的各个过程里,存在方方面面的误差干扰影响最终获得的雷达图像的效果。本文对高分辨率SAR和ISAR成像信号补偿的几种新技术进行了研究,主要包括三个部分:模型误差补偿,传播误差补偿和运动误差补偿。从对高分辨率ISAR成像模型的重新审视开始,到高分辨率SAR和ISAR信号处理,再到新型双基SAR的成像算法,逐步深入展开研究。具体来说,本论文的主要研究工作可概括如下:在模型误差补偿方面,针对快速运动的空间目标提出了一种ISAR成像的精确回波信号模型,并与“一步一停”近似模型进行了对比。精确回波信号模型充分考虑到雷达脉冲发射、传播和接收过程中目标的运动,由此引出了在“一步一停”近似回波模型中忽略的一些新问题,包括不同的步进频信号具有不同的多普勒模糊数和不同的频谱中心移动量等。这些新问题会造成距离向的散焦,降低距离向分辨率,并随着信号时宽带宽积(Time Bandwidth Product,TBP)的增大而越来越显着。为了解决精确回波信号模型下的新问题,提出了一种快速目标ISAR步进频率合成及补偿成像算法,可以对大TBP的步进频率信号完成快速运动目标的高分辨ISAR成像处理,得到高分辨的聚焦结果。在传播误差补偿方面,针对星载SAR对地面场景观测及地基ISAR对空间目标观测时,雷达电磁波穿透电离层会受到电离层影响的问题展开研究。首先对电离层进行建模,对电离层影响进行了分析。其次依据电离层在雷达回波中的附加相位,寻求从回波数据中提取电离层参数积分电子总量(Total Electron Content,TEC)的方法。最后提出了两种基于雷达回波数据的估计及补偿SAR和ISAR成像信号中电离层影响的算法。一是频域估计电离层TEC及电离层影响补偿方法,适用于星载SAR成像及地基ISAR成像;二是二维子带划分估计,适用于地基ISAR成像,并用实测数据进行了验证。此外还介绍了一种利用最小熵方法对电离层参数TEC进行精估计的方法。在运动补偿方面,研究了机载SAR平台中高分辨率圆迹SAR和聚束式SAR的运动误差补偿算法。在高分辨率圆迹SAR运动补偿中,推导了存在三维位置误差时点目标瞬时斜距的表达式,对斜距误差量随距离和方位的空变性进行了详细分析,提出一种基于惯导参数的圆迹SAR运动补偿方法,利用惯导参数反解隐函数得到斜距误差的2维空变表达,利用Chirp-Z变换完成空变的包络误差补偿和空变的相位误差补偿,最终得到聚焦良好的场景图像。在高分辨率聚束式SAR运动补偿中,根据经典极坐标算法(Polar Format Algorithm,PFA)和瞬时调频率估计,从雷达回波数据中估计得到雷达载机的运动误差并进行补偿,搭建一种适用于硬件实时处理的新型算法结构,并在FPGA+DSP的硬件系统中顺利实现了缺少惯导辅助数据条件下的高分辨率聚束式SAR实时运动补偿和成像。在新型双基SAR成像方面,对于发射雷达平台处于滑动聚束模式,接收雷达平台处于逆滑动聚束模式的新型双基SAR构型进行了研究。首先,利用级数反演法得到此双基构型下场景目标的高阶近似的2维频谱,再通过解析近似得到回波频谱随距离空变的规律,并根据谱分析技术有效地去除了回波信号的方位混叠。最后提出了此双基构型下回波数据多普勒域无模糊成像算法,并通过仿真数据进行了验证。
齐兆群[9](2014)在《平流层雷达成像系统关键技术研究》文中指出平流层飞行器有着隐蔽性高,生存性好,侦查范围广的特点,近年来对于平流层飞行器的各项应用研究也在悄然兴起。平流层环境下雷达成像技术作为军事领域中的一项关键技术,对于国家安全具有极其重要的意义,因此有必要对该环境下的雷达成像技术进行深入的研究和探讨。本文主要研究了平流层环境下的雷达成像关键技术,包括平流层聚束合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像算法,平流层逆合成孔径(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像算法,平流层聚束SAR运动补偿中的包络对齐和相位补偿算法以及存在微动分量时的运动补偿算法,准静止状态下的平流层ISAR成像模型。主要工作与成果如下:1、通过查阅国内外有关雷达成像与平流层探测的相关文献,对雷达成像的先进技术以及平流层环境、探测成像的技术和进展进行了比较细致的调研;2、研究了 SAR和ISAR的几何模型和成像原理。对合成孔径技术、脉冲压缩技术和逆合成孔径雷达成像技术进行了阐述和理论推导;3、对平流层聚束SAR成像中的关键技术进行了研究并提出了改进算法。在研究聚束式SAR的三种基本成像算法的基础上引入了子孔径处理,提出了一种适用于平流层双基站星载SAR的改进的子孔径非线性算法(Modified Sub-aperture Nonlinear Chirp Scaling,MNLCS),有效的降低了系统存储量和运算量的需求,并提高了成像分辨率;4、对平流层ISAR成像中的关键技术进行了研究并提出了改进算法。首先对平流层环境下ISAR运动补偿技术中包络对齐算法和相位补偿算法进行了理论推导和仿真,建立ISAR成像过程中存在微动成分分量时的干扰模型,改进了平流层ISAR的成像效果;5、对平流层环境下的平台摆动时的SAR和ISAR成像进行了分析,研究并提出了解决方案。首先对平流层聚束SAR的运动补偿进行了理论研究和仿真。对准静止状态下的平流层ISAR成像模型进行分析,提出了消除平台匀速慢速运动和匀加速慢速运动的成像算法,消除了平台运动带来的成像干扰问题。
郑平[10](2013)在《临近空间高分辨率SAR成像技术研究》文中提出随着雷达探测成像应用的不断发展和需求的不断增多,对流层及卫星轨道空间资源的日益紧张,所以近年来,临近空间作为二者之间的广阔空间受到了越来越多的重视。在雷达成像领域,临近空间SAR结合了临近空间平台的特点和合成孔径雷达的优点,在成像精度、滞空时间、探测范围等方面具有更强的灵活性和更优越的性能,是机载SAR和星载SAR的重要补充。高分辨率成像作为雷达成像的重要目标,既可以实现对陆、海、空全方位的细致勘察和精确探测,也能在民用和军事领域发挥重要作用。因此,临近空间高分辨率SAR成像技术具有一定的理论研究价值和应用价值。本文对临近空间高分辨率SAR成像的关键技术进行了深入的研究与分析。首先从临近空间及平台特性、SAR成像原理及成像模式展开研究。之后重点研究了聚束式SAR这一高分辨率成像模式下的成像建模和成像算法。针对临近空间聚束式SAR空间位置高、合成孔径大、功率和脉冲重复频率限制、运动误差等问题,提出了距离徙动算法的改进算法——距离徙动子孔径算法。最后,进行了算法仿真,通过对比验证了算法在改善分辨率及解决成像问题等方面的优势。本文的主要创新点如下:(1)根据临近空间成像平台性质,建立了I临近空间聚束式SAR成像模型。临近空间SAR所处环境的特点和飞行器的独特设计对高分辨率成像的影响与机载和星载不同。本文根据对临近空间SAR平台的深入分析与研究,建立了不同于机载和星载SAR的几何模型和信号发射接收模型。(2)提出了距离徙动子孔径算法。该算法基于孔径划分理论和距离徙动算法,适用于临近空间聚束式SAR成像模式,可以减少PRF(脉冲重复频率)和雷达功率的限制,并能解决临近空间SAR合成孔径、运动误差等成像问题。
二、星载聚束式SAR精确成像处理(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、星载聚束式SAR精确成像处理(论文提纲范文)
(1)基于FRFT的Geo双基地动目标成像与识别算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景与意义 |
1.3 Geo-BSAR成像与识别国内外研究现状 |
1.3.1 BSAR系统的研究现状 |
1.3.2 Geo-BSAR成像算法研究现状 |
1.3.3 Geo-BSAR动目标检测的研究现状 |
1.4 论文的主要内容与章节安排 |
第2章 Geo-BSAR系统基本概念及参数分析 |
2.1 引言 |
2.2 Geo-BSAR系统基本概念 |
2.2.1 合成孔径雷达与双基地合成孔径雷达 |
2.2.2 地球同步卫星的双基地合成孔径雷达 |
2.2.3 Geo-BSAR的工作模式 |
2.3 Geo-BSAR的参数分析 |
2.3.1 Geo-BSAR的有效成像范围及测绘带宽 |
2.3.2 Geo-BSAR的 Doppler参数分析 |
2.3.3 Geo-BSAR的空间二维分辨率 |
2.4 SAR-GMTI的难点与检测方法的介绍 |
2.4.1 目标运动对成像质量的影响 |
2.4.2 SAR-GMTI双通道DPCA原理介绍 |
2.4.3 SAR-GMTI双通道ATI原理介绍 |
2.4.4 几种SAR-GMTI方法对比 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于级联Keystone变换的静止地球轨道卫星双基地合成孔径雷达成像技术 |
3.1 引言 |
3.2 基于CKT的成像算法 |
3.2.1 Geo-BSAR静止目标成像模型选取 |
3.2.2 距离向脉冲压缩 |
3.2.3 keystone变换原理 |
3.2.4 采用CKT变换进行RCMC |
3.2.5 方位向脉冲压缩 |
3.3 仿真结果及分析 |
3.4 CKT算法的使用性能分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于FRFT参数估计的大斜视SAR-GMTI的动目标识别 |
4.1 引言 |
4.2 大斜视角星载单基地SAR-GMTI回波信号 |
4.3 基于FRFT的大斜视SAR-GMTI改进动目标识别算法 |
4.3.1 目标预成像 |
4.3.2 基于FRFT的参数估计的动目标精确识别 |
4.4 仿真结果及分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于FRFT的 Geo-BSAR动目标成像与识别算法 |
5.1 引言 |
5.2 Geo-BSAR-DPCA系统距离历程与成像模型 |
5.3 基于CKT的 Geo-BSAR动目标成像 |
5.3.1 距离向傅里叶变换 |
5.3.2 去Doppler模糊与CKT变换 |
5.3.3 基于FRFT的动目标方位压缩成像 |
5.4 动目标检测 |
5.5 仿真结果及分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录:攻读硕士期间的研究成果 |
致谢 |
(2)基于SBR算法的海上目标复合电磁散射及SAR成像与识别研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外动态和发展趋势 |
1.2.1 复杂目标电磁散射特性研究 |
1.2.2 目标与随机粗糙(海)面复合散射特性研究 |
1.2.3 SAR成像技术研究 |
1.2.4 雷达目标识别技术研究 |
1.3 论文主要结构及安排 |
1.3.1 本文内容安排 |
1.3.2 论文的主要贡献及创新点 |
第二章SBR算法基本原理 |
2.1 几何光学(GO) |
2.2 基于面元法建模的射线追踪 |
2.3 物理光学近似(PO) |
2.4 物理绕射(PTD) |
2.5 数值算例与分析 |
2.5.1 物理绕射影响分析 |
2.5.2 slicy模型验证 |
2.6 本章小节 |
第三章 基于邻域搜索和双尺度剖分的SBR算法计算复杂目标RCS |
3.1 OpenGL在射线追踪过程中的应用 |
3.2 基于Octree加速的SBR算法 |
3.3 邻域搜索算法 |
3.3.1 邻域搜索算法介绍 |
3.3.2 邻域搜索算法实现 |
3.3.3 邻域搜索算法优化 |
3.4 双尺度剖分模型加速算法 |
3.5 算例分析 |
3.5.1 OpenGL算法验证 |
3.5.2 邻域搜索算法加速效果对比 |
3.5.3 双尺度剖分算法加速效果对比 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于CUDA并行加速的SBR算法计算复杂目标RCS |
4.1 CUDA简介 |
4.1.1 CUDA编程模型 |
4.1.2 CUDA存储模型 |
4.2 基于CUDA的SBR并行加速算法设计 |
4.2.1 基于CUDA的SBR并行加速算法设计 |
4.2.2 SBR算法的并行程序内存分配及优化 |
4.3 算例分析 |
4.4 本章小节 |
第五章 基于SBR-TSM算法计算海面上方目标复合散射 |
5.1 基于双尺度模型计算海面散射 |
5.1.1 海面几何建模 |
5.1.2 双尺度模型(TSM) |
5.1.3 海面散射及回波仿真 |
5.1.4 海面布儒斯特角仿真分析 |
5.2 基于SBR方法的复合电磁散射计算 |
5.3 复合散射算例分析 |
5.3.1 海面上方导弹目标复合散射分析 |
5.3.2 海面舰船目标复合散射分析 |
5.4 本章小节 |
第六章 基于电磁散射计算的海面舰船目标SAR成像 |
6.1 SAR成像原理 |
6.1.1 线性调频信号以及脉冲压缩 |
6.1.2 SAR成像系统 |
6.2 条带式SAR成像 |
6.2.1 RD成像算法 |
6.2.2 基于频域脉冲相干法回波模拟 |
6.3 聚束式SAR成像 |
6.4 海面舰船目标SAR成像仿真 |
6.4.1 条带式SAR成像仿真模拟 |
6.4.2 高分辨聚束式SAR成像仿真模拟 |
6.5 本章小节 |
第七章 基于深度学习的舰船目标SAR图像识别 |
7.1 Tensorflow简介 |
7.1.1 计算图 |
7.1.2 张量 |
7.1.3 会话 |
7.2 卷积神经网络基本结构 |
7.2.1 卷积层 |
7.2.2 池化层 |
7.2.3 激活函数 |
7.2.4 损失函数 |
7.3 网络最优化方法 |
7.4 舰船SAR图像识别网络构建 |
7.4.1 舰船SAR图像数据集制作 |
7.4.2 SAR图像识别网络构建 |
7.5 实验分析 |
7.5.1 网络超参数对网络训练影响分析 |
7.5.2 网络泛化性验证 |
7.6 本章小节 |
第八章 结束语 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(3)中轨SAR新体制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 合成孔径雷达 |
1.1.1 SAR发展概况 |
1.1.2 星载SAR发展概述 |
1.2 中轨SAR国内外研究现状 |
1.3 课题研究意义 |
1.4 本文研究内容及安排 |
第二章 SAR成像理论 |
2.1 SAR的几何模型 |
2.2 SAR成像原理 |
2.2.1 线性调频信号 |
2.2.2 脉冲压缩原理 |
2.2.3 方位高分辨 |
2.3 最小天线面积限制 |
2.4 本章小结 |
第三章 中轨SAR新体制特性研究 |
3.1 中轨SAR新体制星地几何模型建立 |
3.1.1 星地几何模型建立 |
3.1.2 卫星轨道在各坐标系中表示 |
3.2 中轨SAR新体制特性研究 |
3.2.1 星下点轨迹及波束覆盖 |
3.2.2 多普勒特性 |
3.2.3 卫星平台速度与波束足迹速度 |
3.2.4 点目标合成孔径时间 |
3.2.5 分辨率 |
3.2.6 发射功率 |
3.3 本章小结 |
第四章 中轨SAR新体制优化波位设计方法研究 |
4.1 基于最优测绘带的波位设计方法 |
4.1.1 PRF限制条件 |
4.1.2 方位模糊度和距离模糊度 |
4.1.3 最优测绘带与PRF选择 |
4.2 基于最优测绘带的波位迭代方法 |
4.3 多模式波位设计实施 |
4.3.1 条带工作模式波位设计 |
4.3.2 滑动聚束工作模式波位设计 |
4.4 本章小结 |
第五章 中轨SAR新体制大斜视成像算法研究 |
5.1 引言 |
5.2 大斜视信号回波录取及斜距模型 |
5.2.1 基于变PRF技术的回波数据录取 |
5.2.2 空变斜距历程建模 |
5.3 基于时频联合尺度变换的大斜视成像算法 |
5.3.1 基于方位时间尺度变换的2次RCM方位空变校正 |
5.3.2 基于扩展的Stolt插值的RCM校正 |
5.3.3 基于多普勒尺度变换的场景精聚焦 |
5.4 仿真实验 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(4)地球同步轨道星/机双基地SAR非平稳舰船目标成像研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究的背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 GEOSAR成像 |
1.2.2 星/机双基地SAR成像 |
1.2.3 舰船目标SAR成像 |
1.3 论文需要解决的关键问题 |
1.4 论文研究内容及安排 |
第2章 GEO星/机双基地SAR的回波建模及分辨率分析 |
2.1 GEO卫星与海面舰船目标运动特性的数学描述 |
2.1.1 GEO卫星的运行轨迹 |
2.1.2 GEO卫星与地球的相对速度 |
2.1.3 海面舰船目标的六维运动 |
2.2 GEO星/机双基地SAR的回波建模 |
2.2.1 GEO星/机双基地SAR的空间几何结构 |
2.2.2 GEO星/机双基地SAR的工作模式 |
2.2.3 GEO星/机双基地SAR的回波特性分析 |
2.3 GEO卫星与飞机相对运动下的系统参数分析 |
2.3.1 相干积累时间与方位向覆盖范围 |
2.3.2 地距分辨率与多普勒分辨率 |
2.4 GEO星/机双基地SAR二维分辨率仿真实验 |
2.4.1 相干积累时间对多普勒分辨率的影响 |
2.4.2 收发平台初始姿态对二维分辨率的影响 |
2.4.3 点目标成像仿真 |
2.5 本章小结 |
第3章 GEO星/机双基地多通道SAR舰船DOA估计与杂波抑制方法 |
3.1 GEO星/机双基地多通道SAR的信号模型 |
3.1.1 GEO星/机双基地多通道SAR的几何结构 |
3.1.2 GEO星/机双基地多通道SAR的回波建模 |
3.2 GEO星/机双基地多通道SAR杂波抑制方法 |
3.2.1 相位中心偏置天线方法 |
3.2.2 自适应波束形成方法 |
3.3 基于ABF的 GEO星/机双基地多通道SAR DOA估计方法 |
3.3.1 多通道信号的相位补偿函数构造 |
3.3.2 DOA的空间搜索 |
3.4 GEO星/机双基地多通道SAR杂波抑制仿真实验与对比分析 |
3.4.1 仿真实验 |
3.4.2 对比分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于时频分析的GEO星/机双基地SAR三维摆动舰船目标成像方法 |
4.1 海浪的特性 |
4.1.1 海浪的观测与描述 |
4.1.2 风级、浪级和海况 |
4.2 舰船在海浪影响下的摆动 |
4.2.1 舰船在海浪影响下的横滚和俯仰运动 |
4.2.2 航向、航速对舰船摆动的影响 |
4.3 GEO星/机双基地SAR系统下三维摆动目标的时变多普勒谱 |
4.3.1 三维摆动舰船目标的成像几何结构 |
4.3.2 三维摆动舰船目标时变多普勒谱推导 |
4.3.3 三维摆动舰船目标时变多普勒谱仿真 |
4.4 GEO星/机双基地SAR系统下三维摆动目标的瞬时多普勒频率分析 |
4.4.1 时频分析方法的选取依据 |
4.4.2 基于Pseudo Wigner-Ville分布的方法 |
4.4.3 基于自适应Chirplet分解的方法 |
4.4.4 瞬时多普勒频率的提取与分析 |
4.5 基于时频分析方法的GEO星/机双基地SAR对三维摆动目标成像实验 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于自适应陷波滤波器的GEO星/机双基地SAR三维平动舰船目标成像方法 |
5.1 舰船在海浪影响下的三维平动 |
5.1.1 舰船在自身推进器作用下的水平运动 |
5.1.2 舰船在海浪影响下的升沉运动 |
5.2 GEO星/机双基地SAR系统下三维平动目标多普勒特性分析 |
5.2.1 三维平动目标的信号模型 |
5.2.2 三维平动目标的多普勒频率历程 |
5.3 基于ANF的 GEO星/机双基地SAR三维平动舰船目标成像 |
5.3.1 基于RPE算法的多普勒谱估计 |
5.3.2 三维平动目标的运动参数估计 |
5.4 基于运动补偿的GEO星/机双基地SAR舰船目标成像实验 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)末制导弹载SAR成像关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 SAR发展概况 |
1.2.1 典型星载SAR |
1.2.2 典型机载SAR |
1.3 弹载SAR国内外研究现状 |
1.3.1 弹载SAR系统的现状与发展趋势 |
1.3.2 弹载SAR成像算法研究的国内外现状 |
1.4 论文研究内容与安排 |
2 弹载SAR成像原理 |
2.1 引言 |
2.2 SAR成像原理 |
2.2.1 SAR的概述 |
2.2.2 SAR成像模式 |
2.3 SAR成像算法 |
2.3.1 距离多普勒(RD)算法 |
2.3.2 线频调变标(CS)算法 |
2.3.3 频率变标(FS)算法 |
2.4 弹载SAR成像特点 |
2.4.1 弹载SAR成像概述 |
2.4.2 弹载SAR制导应用模式 |
2.4.3 弹载SAR图像特点 |
2.4.4 末制导弹载SAR成像关键技术 |
2.5 本章小结 |
3 末制导弹载SAR大斜视角成像算法研究 |
3.1 引言 |
3.2 大斜视模式的信号模型 |
3.2.1 瞬时斜距 |
3.2.2 斜距方程近似分析 |
3.2.3 距离徙动分析 |
3.3 基于FrFT大斜视成像算法 |
3.3.1 分数阶Fourier变换 |
3.3.2 FrFT成像算法分析 |
3.4 仿真实验与分析 |
3.5 本章小结 |
4 末制导弹载聚束式SAR高分辨率成像算法研究 |
4.1 引言 |
4.2 回波信号模型 |
4.3 基于改进的FS成像算法 |
4.3.1 距离向聚焦 |
4.3.2 方位向聚焦 |
4.4 仿真实验与分析 |
4.5 本章小结 |
5 末制导弹载SAR图像匹配算法研究 |
5.1 引言 |
5.2 SAR图像特征 |
5.2.1 相干斑噪声 |
5.2.2 SAR图像滤波方法 |
5.3 基于改进SIFT的匹配算法 |
5.3.1 图像匹配 |
5.3.2 生成关键特征点 |
5.3.3 梯度计算 |
5.3.4 特征向量形成 |
5.4 仿真实验与分析 |
5.5 本章小结 |
6 弹载SAR成像模拟实验系统设计 |
6.1 引言 |
6.2 线性调频雷达收发前端的设计与实现 |
6.2.1 收发机的主要技术指标 |
6.2.2 LFM频率源的设计与实现 |
6.2.3 收发机的设计与实现 |
6.3 信号处理系统设计 |
6.3.1 A/D转换电路 |
6.3.2 FPGA接口电路设计 |
6.3.3 DSP与FPGA通信 |
6.4 弹载SAR实时成像算法工程实现 |
6.4.1 FPGA任务实现 |
6.4.2 DSP任务实现 |
6.4.3 实验与分析 |
6.5 本章小结 |
结束语 |
致谢 |
参考文献 |
附录A |
附录B |
(6)星载低轨/地球同步轨道SAR成像算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 星载SAR系统的发展概况与趋势 |
1.2.1 星载SAR系统概述 |
1.2.2 星载SAR的发展趋势 |
1.3 星载SAR成像技术的研究历史及现状 |
1.3.1 传统星载SAR技术成像处理方法 |
1.3.2 先进星载SAR技术成像处理方法 |
1.4 论文的主要内容与安排 |
第二章 星载SAR的轨道几何模型及性能参数分析 |
2.1 引言 |
2.2 星-地几何模型 |
2.2.1 卫星轨道模型 |
2.2.2 星-地几何关系模型 |
2.2.3 卫星运动参数计算 |
2.3 多普勒参数分析 |
2.4 距离等式 |
2.4.1 等效斜视距离模型(ESRM) |
2.4.2 多普勒距离模型(DRM) |
2.4.3 改进的等效斜视距离模型(MESRM) |
2.4.4 距离模型精度对比 |
2.4.5 “等效中点”距离模型 |
2.5 分辨率计算 |
2.5.1 距离分辨率 |
2.5.2 方位分辨率 |
2.5.3 合成孔径时间 |
2.5.4 仿真结果 |
2.6 总结 |
第三章 大斜视波束指向SAR成像算法研究 |
3.1 引言 |
3.2 几何模型 |
3.3 BS-SAR信号性质分析 |
3.3.1 多普勒特性分析 |
3.3.2 2-D频域多普勒特性分析 |
3.4 成像算法 |
3.4.1 方位预处理 |
3.4.2 精确2-D谱的推导 |
3.4.3 波数域聚焦算法 |
3.5 仿真实验 |
3.5.2 仿真结果Ⅰ |
3.5.3 仿真结果Ⅱ |
3.6 总结 |
第四章 高分辨星载SAR成像算法研究 |
4.1 引言 |
4.2 成像模型 |
4.3 成像算法 |
4.3.1 方位时域预滤波处理 |
4.3.2 方位去混叠预处理 |
4.3.3 方位维频率非线性变标 |
4.4 仿真实验 |
4.5 总结 |
第五章 地球同步轨道SAR成像算法研究 |
5.1 引言 |
5.2 几何模型 |
5.3 2-D谱推导 |
5.4 2-D空变性分析 |
5.4.1 RMT空变性分析 |
5.4.2 AMT空变性分析 |
5.5 成像算法 |
5.5.2 距离维聚焦处理 |
5.5.3 方位维聚焦处理 |
5.6 仿真实验 |
5.6.2 仿真实验Ⅰ |
5.6.3 仿真实验Ⅱ |
5.7 总结 |
第六章 结束语 |
6.1 本文内容总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)曲线运动轨迹SAR成像方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 曲线运动轨迹SAR的概况和发展趋势 |
1.2.1 工作平台 |
1.2.2 工作模式 |
1.2.3 成像模式 |
1.3 曲线运动轨迹SAR技术的研究历史和现状 |
1.3.1 成像模型 |
1.3.2 成像算法 |
1.4 论文的主要内容与安排 |
第二章 曲线运动轨迹SAR成像模型及特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 曲线运动轨迹SAR成像模型 |
2.2.1 几何模型 |
2.2.2 波束控制 |
2.3 曲线运动轨迹SAR成像特性分析 |
2.3.1 方位维带宽分析 |
2.3.2 分辨率分析 |
2.3.3 分辨率与方位维带宽之间的关系 |
2.3.4 曲线轨迹补偿要求 |
2.4 模型应用 |
2.4.1 波束指向SAR中的应用 |
2.4.2 星载\弹载SAR中的应用 |
2.5 仿真实验 |
2.5.1 波束指向SAR仿真实验 |
2.5.2 星载SAR仿真结果示例 |
2.6 总结 |
第三章 曲线运动轨迹大斜视聚束式SAR成像算法 |
3.1 引言 |
3.2 信号模型 |
3.2.1 成像几何模型 |
3.2.2 相位特性及聚焦深度 |
3.2.3 回波信号时频特性 |
3.2.4 统一数学模型 |
3.3 波数域成像算法 |
3.3.1 传统波数域算法 |
3.3.2 曲线轨迹SAR波数域算法 |
3.3.3 处理流程 |
3.3.4 应用与讨论 |
3.4 仿真实验 |
3.4.1 小加速度情形仿真对比实验 |
3.4.2 大加速度情形仿真对比实验 |
3.5 总结 |
第四章 曲线运动轨迹波束指向SAR统一化处理算法 |
4.1 引言 |
4.2 频率域成像处理算法研究 |
4.2.1 几何模型 |
4.2.2 频谱特性分析 |
4.2.3 频率域成像算法—FDA |
4.2.4 应用的考虑 |
4.2.5 仿真实验 |
4.3 两维Keystone变换成像处理算法研究 |
4.3.1 成像几何构型及回波模型 |
4.3.2 实际考虑 |
4.3.3 传统Keystone变换成像算法 |
4.3.4 方位时域Keystone成像处理 |
4.3.5 方位频域Keystone成像处理 |
4.3.6 应用与讨论 |
4.3.7 仿真实验 |
4.4 总结 |
第五章 曲线运动轨迹双基任意构型SAR统一化处理算法 |
5.1 引言 |
5.2 信号模型 |
5.2.1 成像几何模型 |
5.2.2 特性分析 |
5.3 广义极坐标成像处理算法—GPFA |
5.3.1 任意构型双基PFA算法 |
5.3.2 算法解释 |
5.3.3 仿真实验 |
5.4 扩展的方位维非线性变标—EANCS |
5.4.1 两维频谱 |
5.4.2 EANCS |
5.4.3 仿真实验 |
5.5 总结 |
第六章 结束语 |
6.1 本文内容总结 |
6.2 工作展望 |
附录A |
附录B |
附录C |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)高分辨SAR/ISAR成像信号补偿新技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 SAR/ISAR成像系统发展概述 |
1.2.1 SAR成像系统发展 |
1.2.2 ISAR成像系统发展 |
1.3 SAR/ISAR成像算法发展概述 |
1.3.1 SAR成像算法 |
1.3.2 ISAR成像算法 |
1.4 雷达成像补偿技术发展概述 |
1.5 本文研究内容及安排 |
第二章 ISAR快速目标步进频率合成及补偿成像 |
2.1 引言 |
2.2 ISAR快速目标精确回波信号模型 |
2.2.1 传统“一步一停”回波信号模型 |
2.2.2 快速目标精确回波信号模型 |
2.2.3 精确模型与“一步一停”模型误差分析 |
2.3 ISAR快速目标步进频率合成及补偿成像处理方法 |
2.3.1 步进频率信号回波 |
2.3.2 回波信号谱分析 |
2.3.3 回波信号预处理 |
2.3.4 步进频率合成补偿处理方法 |
2.3.5 步进频率合成算法流程图 |
2.4 快速目标运动参数估计及补偿 |
2.4.1 运动参数估计 |
2.4.2 估计误差分析 |
2.5 仿真实验结果 |
2.6 本章小结 |
第三章P波段雷达成像中电离层影响补偿方法 |
3.1 引言 |
3.2 电离层概述 |
3.2.1 电离层模型 |
3.2.2 电离层基本参数 |
3.2.3 电离层效应 |
3.3 电离层对雷达电波的影响 |
3.3.1 电离层对雷达成像的影响 |
3.3.2 仿真分析 |
3.4 SAR成像中电离层影响估计及补偿 |
3.4.1 频域估计及补偿方法 |
3.4.2 最小熵估计方法 |
3.4.3 估计精度分析 |
3.4.4 仿真实验验证 |
3.4.5 小结 |
3.5 ISAR成像中电离层影响估计及补偿 |
3.5.1 二维子带划分估计 |
3.5.2 仿真实验验证 |
3.5.3 实测数据验证 |
3.5.4 小结 |
3.6 本章小结 |
第四章 高分辨率圆迹SAR运动补偿算法 |
4.1 引言 |
4.2 圆迹SAR运动误差分析 |
4.2.1 运动误差几何模型 |
4.2.2 运动误差空变性分析 |
4.3 运动补偿处理 |
4.3.1 运动补偿处理算法 |
4.3.2 运动补偿处理流程 |
4.4 补偿算法性能分析 |
4.4.1 包络空变补偿精度 |
4.4.2 地面高程空变影响 |
4.5 仿真实验验证 |
4.6 本章小结 |
第五章 高分辨率聚束式SAR实时成像及运动补偿 |
5.1 引言 |
5.2 回波模型 |
5.3 PFA成像原理 |
5.4 运动补偿算法 |
5.5 算法的硬件实现 |
5.5.1 FPGA实现部分 |
5.5.2 DSP实现部分 |
5.6 实测数据处理实验 |
5.7 本章小结 |
第六章 星-机双基滑动聚束式SAR成像 |
6.1 引言 |
6.2 双基滑动聚束SAR回波模型 |
6.3 双基滑动聚束SAR回波二维频谱推导 |
6.4 双基滑动聚束SAR成像 |
6.4.1 方位频谱解混叠处理 |
6.4.2 2维频谱无模糊成像 |
6.5 仿真实验验证 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论和展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 研究展望 |
附录A 精确模型回波的距离傅立叶变换 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)平流层雷达成像系统关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 合成孔径雷达概述 |
1.2.1 合成孔径雷达简介 |
1.2.2 SAR成像技术的特点 |
1.3 逆合成孔径雷达概述 |
1.3.1 逆合成孔径雷达简介 |
1.3.2 ISAR成像技术的特点 |
1.4 平流层雷达系统 |
1.4.1 平流层简介 |
1.4.2 平流层雷达系统 |
1.5 国内外SAR以及ISAR发展历程和发展趋势 |
1.5.1 国外SAR以及ISAR发展历程 |
1.5.2 国内SAR以及ISAR的发展 |
1.5.3 SAR与ISAR发展趋势 |
第二章 成像原理 |
2.1 引言 |
2.2 SAR成像原理分析 |
2.2.1 SAR成像几何模型 |
2.2.2 空间分辨率 |
2.2.3 合成孔径技术 |
2.2.4 脉冲压缩技术 |
2.2.5 SAR的工作方式 |
2.3 ISAR成像原理分析 |
2.3.1 逆合成孔径雷达转台成像原理 |
2.3.2 逆合成孔径雷达运动补偿 |
2.3.3 方位成像处理 |
第三章 平流层ISAR成像中关键技术的研究 |
3.1 引言 |
3.2 包络对齐算法 |
3.2.1 相邻包络相关法及其改进算法 |
3.2.2 包络最小熵法 |
3.2.3 仿真结果 |
3.3 相位补偿算法 |
3.3.1 引言 |
3.3.2 特显点法 |
3.3.3 多普勒中心跟踪法 |
3.3.4 相位梯度自聚焦算法(PGA) |
3.3.5 仿真成像结果 |
3.4 含有微动目标的运动补偿算法 |
3.4.1 旋转微多普勒信号分析 |
3.4.2 基于不变矩的微动成分分离原理 |
3.4.3 算法步骤 |
3.4.4 仿真结果 |
3.5 本章小节 |
第四章 平流层SAR成像中关键技术的研究 |
4.1 引言 |
4.2 聚束SAR基本成像算法 |
4.2.1 极坐标格式算法(PFA) |
4.2.2 距离徙动算法(RMA) |
4.2.3 Chirp Scaling算法(CSA) |
4.2.4 三种算法的对比 |
4.3 MNLCS算法 |
4.3.1 平流层SAR系统 |
4.3.2 NLCS算法理论 |
4.3.3 改进的NLCS算法 |
4.4 仿真结果 |
4.5 本章小结 |
第五章 准静止状态下平流层雷达成像技术研究 |
5.1 引言 |
5.2 平流层雷达运动补偿研究 |
5.2.1 运动补偿分析 |
5.2.2 基于调频斜率估计的运动补偿 |
5.2.3 相位梯度自聚焦算法 |
5.2.4 仿真结果 |
5.3 平流层平台运动对ISAR成像的影响 |
5.3.1 平台位移对ISAR成像影响的理论分析 |
5.3.2 基于包络相关法的参数估计 |
5.3.3 基于最小熵法的参数估计 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 需要进一步研究的问题 |
参考文献 |
致谢 |
作者攻读学位期间发表的学术论文 |
(10)临近空间高分辨率SAR成像技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 国外研究状况 |
1.2.2 国内研究状况 |
1.2.3 发展趋势 |
1.3 主要研究内容及章节安排 |
第二章 临近空间高分辨率SAR成像模型 |
2.1 概述 |
2.2 临近空间平台 |
2.2.1 临近空间的特点 |
2.2.2 临近空间平台 |
2.3 SAR成像原理 |
2.3.1 传统雷达成像原理 |
2.3.2 合成孔径雷达原理 |
2.4 临近空间SAR高分辨率成像模式 |
2.4.1 SAR成像模式分类 |
2.4.2 SAR成像模式比较 |
2.5 临近空间聚束式SAR成像模型 |
2.5.1 临近空间聚束式SAR几何模型 |
2.5.2 临近空间聚束式SAR成像处理模型 |
2.6 本章小结 |
第三章 临近空间聚束式SAR成像算法 |
3.1 概述 |
3.2 极坐标格式算法(PFA) |
3.2.1 PFA算法原理 |
3.2.2 极坐标到直角坐标的插值转换 |
3.2.3 PFA算法的利弊 |
3.3 线性调频变标算法(CSA) |
3.3.1 驻定相位原理 |
3.3.2 CSA的回波信号模型 |
3.3.3 Chirp Scaling原理 |
3.3.4 CSA算法原理 |
3.3.5 CSA算法的利弊 |
3.4 距离徙动算法(RMA) |
3.4.1 RMA算法原理 |
3.4.2 RMA算法的利弊 |
3.5 三种成像算法主要特征比较 |
3.6 本章小结 |
第四章 临近空间聚束式SAR距离徙动子孔径算法 |
4.1 概述 |
4.2 子孔径划分必要性分析 |
4.3 RMSA及关键技术 |
4.3.1 算法流程 |
4.3.2 子孔径划分 |
4.3.3 孔径内RMA |
4.3.4 孔径拼接及聚焦 |
4.4 仿真与分析 |
4.4.1 仿真参数及数据 |
4.4.2 RMSA成像仿真与分析 |
4.4.3 仿真结果小结 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结及展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 后续研究的展望 |
参考文献 |
附录1 缩写 |
致谢 |
攻读学位期间发表或已录用的学术论文 |
四、星载聚束式SAR精确成像处理(论文参考文献)
- [1]基于FRFT的Geo双基地动目标成像与识别算法研究[D]. 童威. 湖北大学, 2021(01)
- [2]基于SBR算法的海上目标复合电磁散射及SAR成像与识别研究[D]. 董春雷. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [3]中轨SAR新体制研究[D]. 杜敏刚. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [4]地球同步轨道星/机双基地SAR非平稳舰船目标成像研究[D]. 廉蒙. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [5]末制导弹载SAR成像关键技术研究[D]. 陈勇. 南京理工大学, 2018(07)
- [6]星载低轨/地球同步轨道SAR成像算法研究[D]. 郭苹. 西安电子科技大学, 2016(01)
- [7]曲线运动轨迹SAR成像方法研究[D]. 唐世阳. 西安电子科技大学, 2016(02)
- [8]高分辨SAR/ISAR成像信号补偿新技术研究[D]. 周芳. 西安电子科技大学, 2014(03)
- [9]平流层雷达成像系统关键技术研究[D]. 齐兆群. 北京邮电大学, 2014(05)
- [10]临近空间高分辨率SAR成像技术研究[D]. 郑平. 北京邮电大学, 2013(11)