合成孔径雷达成像运动补偿与算法研究

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由于微波成像技术的全天时,全天候的特点,它在民用和军用领域有着重要的作用。其中合成孔径雷达技术在三十多年的发展中取得了重大科技成果和技术突破。雷达波束照射方向与传感装置运动方向垂直,天线发射线性调频信号经过地表反射后接收到存储器中。SAR有多种工作模式,条带SAR:雷达平台匀速运动,天线的指向保持不变。这种工作模式是对地面的一个条带进行成像。扫描SAR:这种工作模式与条带模式的区别在于天线会沿着距离向进行多次扫描。聚束SAR:为了对较感兴趣区域进行精确成像,通过控制天线的波束指向来实现。ISAR:SAR的工作模式是目标静止雷达运动,而ISAR是目标移动雷达静止。双基地SAR:在这种工作模式下,接收机和发射机处于不同的位置。干涉SAR:通过复数图像的后处理来提取地形高度和位移,再通过相邻位置的复数图像共轭相乘后就能得到等高度的干涉图。内容如下:  1、SAR成像涉及的基础知识。SAR的工作原理,几何关系,回波模型和关于信号处理的知识,包括循环卷积,傅里叶变换,脉冲压缩等等。  2、SAR成像算法。RDA算法是SAR成像的基础算法,也是效率较高的一种算法。在成像过程还需要解决距离徙动的问题。除此之外SAR成像算法还有Chirp Scaling算法,ωK算法等。但是这些算法都是基于距离多普勒算法发展出来的。本文结合RDA和CSA的优缺点,设计出一种计算量相对较小,成像质量较好的成像方法。  3、多普勒模糊对距离徙动校正的影响。当SAR工作于斜视模式时,多普勒频率的最大值可能超过方位采样率(PRF)而产生多普勒频谱混叠,从而对距离徙动校正产生不利的影响,本文对这个问题给予了解决。  4、多普勒中心估计,多普勒调频率估计。多普勒参数估计是SAR成像必不可少的步骤,当系统给出的多普勒参数精度不够时,需要在回波数据中估计出多普勒参数估计。多普勒中心估计的方法采用相位差分法。多普勒调频率估计采用一种改进的图像偏置算法,减少计算量的同时保持较准确的估计精度。  5、根据多普勒参数进行运动补偿。首先拟合出多普勒中心频率和多普勒调频率曲线,然后按照多普勒中心频率和多普勒调频率的均值做匹配压缩,最后依据补偿函数对SAR图像进行运动补偿。
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