雷達(dá)圖像定位方法與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、成像雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展從二十世紀(jì)五十年代開始，到六十年代就基本成熟。盡管如此，直到二十世紀(jì)末期，隨著我國(guó)相關(guān)部門對(duì)雷達(dá)成像技術(shù)的深入研究，雷達(dá)成像技術(shù)才得以在我國(guó)迅速發(fā)展，并逐步在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的空間遙感方式，由于雷達(dá)成像具有全天時(shí)、全天候、高分辨率以及對(duì)地面和對(duì)植被有一定穿透能力等突出的優(yōu)點(diǎn)，因此，雷達(dá)遙感開拓了全新的觀測(cè)方式和應(yīng)用領(lǐng)域，成為對(duì)地觀測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、軍事應(yīng)用等領(lǐng)域最具潛力的新技術(shù)之一。 雷達(dá)遙感

2、技術(shù)在軍事領(lǐng)域比其它遙感手段具有明顯的優(yōu)越性，但是，由于雷達(dá)遙感的成像機(jī)理完全不同于其它遙感方式，其后期數(shù)據(jù)的處理具有很高的難度，因此，也極大地限制了這項(xiàng)新技術(shù)的推廣應(yīng)用。近年來(lái)，隨著雷達(dá)圖像空間分辨率的提高以及圖像匹配技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，利用雷達(dá)圖像實(shí)現(xiàn)飛行器的自主導(dǎo)航成為一項(xiàng)熱點(diǎn)研究課題，而雷達(dá)圖像斑點(diǎn)噪聲的抑制、雷達(dá)圖像匹配可靠性的提高以及飛行器的精確定位問(wèn)題，成為利用雷達(dá)成像有效載荷實(shí)現(xiàn)飛行器自主導(dǎo)航和定位的瓶頸問(wèn)題。本文旨在從雷

3、達(dá)成像的特性出發(fā)，結(jié)合航天總公司“XXXX雷達(dá)景象末制導(dǎo)技術(shù)研究"項(xiàng)目的內(nèi)容，系統(tǒng)地研究了飛行器的自主導(dǎo)航和定位問(wèn)題，并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題提出了一些新的思想和方法。這些工作包括： (D在研究雷達(dá)成像基本原理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地分析了雷達(dá)作用距離、雷達(dá)參數(shù)和目標(biāo)特性之間的關(guān)系，特別是詳細(xì)地討論了雷達(dá)圖像上典型目標(biāo)的成像特性以及雷達(dá)圖像光斑的統(tǒng)計(jì)特性，為更有效地研究雷達(dá)圖像的匹配與定位問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。 (2)在分析了雷達(dá)圖像多

4、種濾波方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了小波提升技術(shù)和利用馬爾科夫模型描述小波系數(shù)的相關(guān)性問(wèn)題，探討了適用于雷達(dá)圖像噪聲濾波的小波函數(shù)選擇和提升方法，提出了一種基于提升小波和隱馬爾科夫模型相結(jié)合的雷達(dá)圖像斑點(diǎn)噪聲濾波方法，該方法對(duì)雷達(dá)圖像斑點(diǎn)噪聲的抑制取得了很好效果。 (3)在系統(tǒng)地研究了實(shí)孔徑雷達(dá)圖像匹配的基礎(chǔ)上，為了減小實(shí)孔徑雷達(dá)圖像背景噪聲對(duì)匹配的影響、提高圖像匹配成功概率，研究了合成孔徑雷達(dá)圖像機(jī)場(chǎng)目標(biāo)的分割方法，構(gòu)建了圖像匹配參

5、考圖和基于目標(biāo)形狀的圖像匹配算法，提高了圖像匹配定位的可靠性。 (4)深入研究了雷達(dá)圖像模糊增強(qiáng)的方法、提出了一種基于Radon變換與知識(shí)相結(jié)合的雷達(dá)圖像目標(biāo)檢測(cè)方法，有效地從實(shí)時(shí)圖像中提取了機(jī)場(chǎng)目標(biāo)，成功實(shí)現(xiàn)了低信噪比實(shí)孔徑雷達(dá)圖像的匹配。最后對(duì)實(shí)孔徑雷達(dá)圖像的匹配概率問(wèn)題進(jìn)行了探討。 (5)分析了地形起伏對(duì)實(shí)孔徑雷達(dá)圖像匹配點(diǎn)位和飛行器位置的影響，并提出了地形起伏對(duì)機(jī)載實(shí)孔徑雷達(dá)圖像匹配定位影響的修正方法，實(shí)際飛行試

6、驗(yàn)證明，該方法能夠提高飛行器的定位精度。 (6)在研究SAR圖像定位策略與方法的基礎(chǔ)上，建立了SAR圖像定位的解算模型，實(shí)現(xiàn)了一種利用合成孔徑雷達(dá)圖像進(jìn)行飛行器精確定位的方法，經(jīng)過(guò)飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，得到了很好的定位結(jié)果。 (7)在系統(tǒng)研究了雷達(dá)圖像斑點(diǎn)噪聲濾波、匹配和定位方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)包含雷達(dá)圖像的濾波、小波提升變換、目標(biāo)分割、雷達(dá)圖像匹配特性分析以及利用模擬實(shí)孔徑雷達(dá)圖像實(shí)現(xiàn)雷達(dá)圖像匹配可靠性分析和定位的系