合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)的全天時、全天候以及兩維高分辨成像等優(yōu)勢使其在軍事、民用等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對于星載SAR而言,在戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測、軍力部署等軍用領(lǐng)域,在冰川檢測、植被測量、土壤檢測、地震監(jiān)測等民用領(lǐng)域,數(shù)米的分辨率就能夠達到應(yīng)用需求。此時星載SAR的測繪帶寬度就顯得格外重要,這關(guān)系到SAR的廣域覆蓋能力,關(guān)系到SAR能否在短時間內(nèi)完成廣域場景的觀測和偵察。星載寬幅SAR成像及目標檢測技術(shù)已成為SAR成像的一個重要研究方向。本文以星載寬幅SAR成像及目標檢測發(fā)展需求為目的,以星載SAR成像及目標檢測算法框架為基礎(chǔ),針對星載寬幅SAR成像及目標檢測中的關(guān)鍵問題展開研究,論文的主要內(nèi)容概括為以下四個部分:1.針對模糊分量隨基帶頻率變化且導(dǎo)向矢量未知的情況,提出一種基于多普勒譜估計的多通道SAR盲重構(gòu)方法,該方法首先利用空間譜估計原理估計出各個基帶頻率處Capon譜,并將這些譜構(gòu)造成多普勒譜結(jié)構(gòu)圖,然后對各個基帶頻率處的模糊分量進行編號,最后根據(jù)模糊分量位置構(gòu)造導(dǎo)向矢量和最優(yōu)權(quán)值完成方位信號重構(gòu)。接著對該算法的盲重構(gòu)性能進行了分析,當采用恒定不變的模糊分量個數(shù)進行多普勒重構(gòu),就有可能引入過多的噪聲,降低信噪比(過重構(gòu))或者造成信號頻譜損失,降低方位分辨率(欠重構(gòu)),而該方法能夠保持多普勒譜的完整性,并且提高重構(gòu)信號的信噪比。該算法是對現(xiàn)有算法的改進和擴展,可以作為預(yù)處理步驟和現(xiàn)有方法相結(jié)合。該算法能夠估計出方位天線方向圖,為進一步計算多普勒中心、方位模糊比等其他系統(tǒng)參數(shù)提供基礎(chǔ),并且提出了實際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題。2.根據(jù)方位相位編碼(Azimuth Phase Coding,APC)原理,提出采用一種距離相位編碼多波形信號,發(fā)射此種多波形信號,能夠在距離頻域有效區(qū)分距離模糊信號與目標回波信號,進而構(gòu)造濾波器濾除距離模糊頻譜,抑制距離模糊能量。接著針對SAR系統(tǒng)方位過采樣率不能過高,APC方法距離模糊抑制效果有限,提出一種基于兩維相位編碼的距離模糊抑制技術(shù),將距離相位編碼多波形信號與APC相結(jié)合,通過發(fā)射兩維相位編碼信號,造成距離模糊信號相對于目標信號在兩維頻域都產(chǎn)生頻譜偏移。再針對目標信號頻譜支撐區(qū)構(gòu)造濾波器,濾除部分距離模糊信號頻譜,抑制距離模糊能量。該方法能夠同時在距離頻域和方位頻域?qū)崿F(xiàn)模糊能量的抑制,且信號處理過程簡單有效,對點目標及分布式目標都有較好的模糊抑制效果。最后對于提出的兩維相位編碼距離模糊抑制方法,從距離模糊比(Range Ambiguity to Signal Ratio,RASR)的定義出發(fā),給出了該方法的距離模糊抑制性能,并詳細分析了距離模糊抑制效果。3.針對傳統(tǒng)單元平均恒虛警率(Cell Averaging Constant False Alarm Rate,CA-CFAR)檢測算法計算背景雜波矩估計時,算法復(fù)雜度高且運算效率較低,提出一種基于卷積構(gòu)型的單元平均恒虛警率(Cell Averaging Based on Convolution Constant False Alarm Rate,CCA-CFAR)快速檢測算法。該算法根據(jù)背景雜波分布模型計算待檢測SAR圖像統(tǒng)計量矩陣,通過對CA-CFAR檢測器構(gòu)建卷積模型,利用卷積計算實現(xiàn)傳統(tǒng)CA-CFAR算法逐像素點滑窗估計背景雜波分布參數(shù),并確定詳細的背景雜波分布函數(shù)。再根據(jù)分布函數(shù)計算出每個像素的檢測閾值,并對所有待檢測像素是否為目標點進行判定。接著詳細分析了所提CCA-CFAR快速檢測算法的運算復(fù)雜度,具體給出了各個步驟所需的計算量,并與原始CA-CFAR算法及對比文獻方法進行對比。從算法結(jié)構(gòu)上說明了該算法在精確得到背景雜波的分布模型參數(shù)估計的同時,能夠最快速地實現(xiàn)SAR圖像目標檢測。最后通過仿真實驗對算法具體的檢測速率提升倍數(shù)進行了性能分析,該性能由SAR圖像、背景雜波數(shù)據(jù)窗以及保護窗的尺寸共同決定。CCA-CFAR算法是對現(xiàn)有算法的改進和擴展,可用于圖像目標快速預(yù)檢測和現(xiàn)有方法相結(jié)合,且適用于不同分布模型下所有采用CA-CFAR檢測器的目標檢測算法。4.針對超寬幅SAR成像的應(yīng)用需求,提出一種新的環(huán)掃SAR工作模式,該模式利用天線作環(huán)掃運動,形成廣域的環(huán)狀成像區(qū)域,實現(xiàn)星載SAR的超寬幅成像。該方法根據(jù)環(huán)掃SAR的波束掃描方式,建立了環(huán)掃SAR運動的幾何模型,并對環(huán)掃SAR的系統(tǒng)參數(shù)進行了分析,提出了最優(yōu)測繪帶寬度模式和最優(yōu)分辨率模式,并分別對其模式下的環(huán)掃SAR系統(tǒng)參數(shù)進行了論證設(shè)計,通過分析得到最優(yōu)測繪帶模式和最優(yōu)分辨率模式下的最佳系統(tǒng)參數(shù),為環(huán)掃SAR的工程化應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN957.52
【部分圖文】：

時理突發(fā)回分發(fā)給用戶突發(fā)事件的發(fā)事件發(fā)生波數(shù)據(jù)后在戶使用�；男枨�。近生地點進行在 2~4 小時基于此，Rad實時編程服觀測；近實時內(nèi)能夠給用darSAT-2 提服務(wù)即在突實時交付服務(wù)用戶交付產(chǎn)提供近實時突發(fā)事件發(fā)生務(wù)即在對突產(chǎn)品。圖 1.3時編程和交付生后可以制突發(fā)事件發(fā)生3 為 Radars付服務(wù)以滿制定計劃在生地點進行sat-2 SAR滿行

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圖 1.1 Sea紀初期也，軌道高備多通道景成像at-2 可以1]，該衛(wèi)。例如，其的 SAR地面進行重復(fù)量的目對全球大用�；鵤sat-A 獲得美也先后研制高度 789 千道多極化成以及運動目以滿足防災(zāi)衛(wèi)星共設(shè)計有其利用聚束圖像,具體行觀測，這觀測的能力標三維重建大部分區(qū)域基于此，Rad美國佐治亞州和發(fā)射了 R千米，工作于成像功能[27]-目標的檢測災(zāi)、農(nóng)業(yè)、制有 12 種波束束模式工作時如圖 1.4 所這一功能將衛(wèi)力得到提升建技術(shù)的快域?qū)崿F(xiàn)了覆蓋darSAT-2 提州海峽的 SARRadarsat-1 和于 C 波段，[28]，如圖 1和成像等，制圖、林業(yè)束模式用來時，能夠獲取所示。同時衛(wèi)星的重訪。高效的高快速發(fā)展。R蓋，這使其提供近實時R 圖像RRa1.2 所圖 業(yè)、水來獲取取分，Ra訪周期高分辨Rada其能夠時編程

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 李亞超;周瑞雨;全英匯;邢孟道;;采用自適應(yīng)背景窗的艦船目標檢測算法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2013年06期

2 趙明波;何峻;付強;;SAR圖像CFAR檢測的快速算法綜述[J];自動化學(xué)報;2012年12期

3 李學(xué)仕;梁毅;李蓓蕾;邢孟道;張亢;;基于SPECAN處理的斜視SAR實時成像算法及其FPGA實現(xiàn)[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2011年12期

4 李楊;黃杰文;禹衛(wèi)東;;高分辨率寬測繪帶星載SAR距離向DBF處理[J];電子與信息學(xué)報;2011年06期

5 楊磊;張磊;唐禹;邢孟道;保錚;;分布式小衛(wèi)星SAR多普勒解模糊成像[J];電子與信息學(xué)報;2011年02期

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1 周瑞雨;基于VxWorks操作系統(tǒng)的SAR實時成像及艦船目標檢測算法實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

本文編號：2817514