機(jī)-星載寬幅SAR成像算法研究.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩140頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)作為一種主動(dòng)式的對(duì)地微波遙感技術(shù),具有全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離的特點(diǎn),這能極大的提升雷達(dá)獲取信息的能力。SAR在軍事和民用領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值,尤其在戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視、自然災(zāi)害預(yù)報(bào)、資源勘探、國(guó)土監(jiān)測(cè)和地表形變觀測(cè)等應(yīng)用中扮演的角色日趨重要。獲得聚焦良好的寬測(cè)繪帶高分辨率的圖像一直是合成孔徑雷達(dá)的發(fā)展動(dòng)力。本文分別針對(duì)機(jī)載和星載SAR平臺(tái),研究了實(shí)現(xiàn)寬測(cè)繪帶的新技術(shù)及相

2、應(yīng)的成像算法。
  對(duì)于單通道星載SAR系統(tǒng),為了獲得距離寬測(cè)繪帶,天線俯仰維孔徑不能太大,并且脈沖重復(fù)頻率(Pulse Reputation Frequency,PRF)不能太高,為了獲得高分辨率,天線的方位孔徑不能太大,這導(dǎo)致回波信號(hào)的多普勒帶寬較大,這有可能導(dǎo)致回波信號(hào)多普勒模糊。因此,在單通道星載SAR系統(tǒng)中,高分辨率和寬測(cè)繪帶是一對(duì)矛盾。
  掃描模式通過在控制波束指向來實(shí)現(xiàn)寬測(cè)繪帶,主要包括沿俯仰維掃描的Scan

3、SAR模式和沿方位維掃描的循序漸進(jìn)掃描(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPS)模式。TOPS模式由于在方位維的連續(xù)性掃描,成像處理后不會(huì)存在柵瓣效應(yīng)。正側(cè)視 TOPS模式已經(jīng)成功應(yīng)用于低軌星載 SAR系統(tǒng)中,比如TerraSAR-X和sentinel-1。若結(jié)合斜視模式,TOPS SAR能夠偵察雷達(dá)平臺(tái)斜前方大面積區(qū)域,這對(duì)于機(jī)載平臺(tái)和彈載平臺(tái)非常有用。斜視TOPS SAR成像處理面

4、臨三個(gè)問題:原始回波信號(hào)在方位頻域是模糊的,在距離向和方位向存在嚴(yán)重耦合,距離徙動(dòng)校正后的信號(hào)在方位時(shí)域是模糊的,這都給成像處理帶來了困難。
  若發(fā)射功率允許,增加雷達(dá)作用距離是獲取寬測(cè)繪帶的另一有效途徑。對(duì)于方位孔徑較小的機(jī)載條帶SAR系統(tǒng),延長(zhǎng)其作用距離,就可以獲得高分辨寬測(cè)繪帶圖像。然而,隨著作用距離增加,合成孔徑變長(zhǎng),距離幅寬增加,合成孔徑內(nèi)錄取的回波數(shù)據(jù)量急劇增加,增加了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和后端信號(hào)處理的壓力,另一方面,合成

5、孔徑導(dǎo)致全孔徑運(yùn)動(dòng)誤差難以估計(jì),這都增加了設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)算法的難度。
  若將地球同步軌道衛(wèi)星作為合成孔徑雷達(dá)的載體,軌道高度為36000公里,是低軌SAR衛(wèi)星的幾十倍,其測(cè)繪帶幅寬要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低軌星載SAR,另外其重訪周期只有一天,比較適合于干涉處理,因此,地球同步軌道SAR在民用領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。然而,地球同步軌道衛(wèi)星軌道高度高,相對(duì)地面運(yùn)行速度較小,合成孔徑時(shí)間長(zhǎng),地球自轉(zhuǎn)不能忽略,天線相位中心和場(chǎng)景的相對(duì)運(yùn)動(dòng)要比低軌星載SAR和機(jī)載

6、SAR復(fù)雜得多,我們需要對(duì)地球同步軌道SAR的相關(guān)特性和成像算法進(jìn)行研究。
  本文圍繞上述問題展開研究,論文的主要工作概括如下:
  1.提出了一種采用方位多通道來抑制星載 SAR中距離模糊的方法。首先研究了方位相位編碼的特性:通過方位編碼信號(hào)的收發(fā)調(diào)制,可以使模糊區(qū)回波信號(hào)的方位頻譜發(fā)生平移,偏離成像區(qū)回波信號(hào)頻譜;利用多通道構(gòu)造空域?yàn)V波器可以將成像區(qū)回波信號(hào)和模糊區(qū)回波信號(hào)在多普勒域分離開來;采用傳統(tǒng)的成像算法就可以獲

7、取成像區(qū)的寬測(cè)繪帶圖像。
  2.提出了三種斜視TOPS SAR成像處理算法。子測(cè)繪帶全孔徑信號(hào)在多普勒域是模糊的,我們可以通過方位預(yù)處理獲取回波信號(hào)無模糊的頻譜。在此基礎(chǔ)上我們提出了兩種全孔徑成像算法。一種是基于方位頻率非線性變標(biāo)的成像算法,對(duì)校正線性走動(dòng)后的信號(hào)采用方位預(yù)處理獲取無模糊的二維頻譜,先通過修正的線頻調(diào)變標(biāo)算法校正距離徙動(dòng)的空變性,然后在頻域采用非線性頻調(diào)變標(biāo)算法校正多普勒調(diào)頻率的空變性,實(shí)現(xiàn)距離脈壓,再結(jié)合譜分析

8、技術(shù)將方位信號(hào)聚焦在頻域,聚焦的圖像存在幾何形變,需要通過插值方法實(shí)現(xiàn)幾何形變校正。另一種是基于方位譜分析和擴(kuò)展距離徙動(dòng)算法的全孔徑成像方法,首先通過修正的方位預(yù)處理方法獲取斜視回波信號(hào)無模糊的二維頻譜,然后通過擴(kuò)展的距離徙動(dòng)算法完成距離徙動(dòng)校正和距離脈壓,最后通過方位譜分析技術(shù)和方位去斜技術(shù)將點(diǎn)目標(biāo)聚焦在方位頻域??紤]到子孔徑回波信號(hào)是不模糊的,我們還提出了一種子孔徑成像算法。首先通過擴(kuò)展的距離徙動(dòng)算法實(shí)現(xiàn)距離徙動(dòng)校正和距離脈壓,然后

9、在方位頻域進(jìn)行子孔徑數(shù)據(jù)拼接獲取全孔徑信號(hào)方位頻譜,最后結(jié)合方位譜分析技術(shù)和方位去斜技術(shù)將點(diǎn)目標(biāo)聚焦在方位頻域。
  3.提出了一種適合于正側(cè)視機(jī)載遠(yuǎn)距離寬幅高分辨 SAR實(shí)時(shí)處理的成像方法。對(duì)于錄取的回波數(shù)據(jù)線通過全球定位系統(tǒng)(Global Position System,GPS)和慣性測(cè)量單元(Inertia Mearsurement Unit,IMU)測(cè)量的位置信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償,距離脈壓后進(jìn)行距離分段,取中間距離段的數(shù)據(jù)進(jìn)行

10、運(yùn)動(dòng)誤差估計(jì),獲取二次以上運(yùn)動(dòng)誤差后對(duì)各個(gè)距離段數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和成像處理,獲得聚焦良好但分辨率較低的子圖像。通過前后兩個(gè)子孔徑的重疊部分?jǐn)?shù)據(jù),可以估計(jì)出線性運(yùn)動(dòng)誤差。對(duì)于場(chǎng)景中的每一網(wǎng)格單元,利用估計(jì)到的線性運(yùn)動(dòng)誤差,構(gòu)造相位補(bǔ)償函數(shù),使得每一網(wǎng)格單元各個(gè)子孔徑投影數(shù)據(jù)是相干的。隨著子孔徑數(shù)目增加,場(chǎng)景方位幅寬會(huì)逐漸增加,點(diǎn)目標(biāo)方位分辨率也會(huì)逐漸增加,最終達(dá)到全孔徑信號(hào)對(duì)應(yīng)的方位分辨率。將各距離段圖像進(jìn)行拼接,就可以獲得寬測(cè)繪帶高分辨

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫(kù)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論