视频合成孔径雷达动目标成像方法

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合成孔径雷达(SAR)作为一种多频段、穿透力强、全天时、全天候的遥感手段,现已成为微波遥感的重要工具。而视频合成孔径雷达(视频SAR)作为一种新体制雷达可以对目标区域连续观测,以视频方式连续成像,在军事上进行实时打击、对运动目标跟踪观测等任务中具有极大优势,所以视频SAR一经提出便受到普遍关注成为了研究热点。本文主要研究了单通道视频SAR动目标成像方法及针对动目标模糊和聚焦程度的评估方法,主要内容包括以下几个方面:首先,阐述了视频SAR成像的基本原理和成像算法,分析了载频和飞机速度等参数对视频SAR成像帧率的影响,建立正侧视模式下动目标的回波模型,分析了动目标对多普勒中心频率和多普勒调频率的影响以及对SAR成像的影响,最后分析了视频SAR的高载频特性在动目标子孔径成像中的优势,并通过仿真验证。其次,研究了单通道圆周模式视频SAR下动目标成像的几何模型,建立了向量形式的动目标回波模型,分析了圆周模式下子孔径成像特点和动目标成像特点。根据子孔径上图像点和真实动目标的几何关系和速度矢量关系,对于匀速直线运动目标建立了位置-速度运动参数方程,通过联立两个子孔径图像求解。对于匀加速直线运动的目标,通过额外测量多普勒调频率建立运动参数方程求解。通过联立方程Newton解法的条件数分析方程解的稳定性,并进行了仿真分析参数估计效果。再次,研究了基于图像最小熵准则的动目标二次相位误差估计方法,并提出对动目标模糊程度和补偿后的聚焦效果评估的方法,针对图像熵不能比较多个图片中聚焦程度的缺点提出主瓣扩展系数的评估方法。针对从图像中提取点目标难度较大且容易受到噪声干扰的缺点,引入了相干相关函数(CCF)的概念。阐述了CCF的意义并使用CCF估计点目标、场景目标、静止目标、运动目标的脉冲回波响应。进而得到图像质量参数,分析运动对目标峰值、主瓣宽度等参数的影响。并借助CCF实现对连续场景中动目标的模糊程度和聚焦效果的评估,通过仿真验证了该评估方法的有效性和普适性。最后,本文对以上工作进行了总结,指出本文所提出的运动参数估计方法及动目标模糊程度估计方法的下一步研究方向和改进。
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