文档介绍：上海交通大学硕士学位论文
子孔径合成技术在 SAR 成像中的应用
摘要
合成孔径雷达(SAR)成像技术具有全天候、全天时工作,并能高
分辨率大范围成像和具有一定穿透植被的能力等独特的优点,已成为
极其重要的现代遥感测绘手段。它在民用遥感和军事侦查领域发挥着
日益重要的作用,尤其是在军事应用领域,受到世界各国的高度重视。
具有高分辨率的聚束式合成孔径雷达是现代合成孔径雷达系统不可
缺少的一种工作模式,已成为合成孔径雷达技术的研究与应用的一个
重要的发展方向。
本文的主要工作集中在星载 SAR 有关成像问题的研究,包括了对
星载 SAR 工作于聚束模式下应用条带 SAR 成像算法的研究;对分布式
SAR 中子带自动合成技术的研究。本文主要从以下两个方面进行阐明:
一、通过综述当前高分辨率星载 SAR 的研究现状和发展方向,
详细说明了星载聚束模式的特殊性,在此基础上研究了条带 SAR 和
聚束 SAR 之间的关系。本文在第 节提出了一种高分辨率星载聚
束 SAR 成像处理算法。通过对聚束模式下 SAR 回波的方位瞬时频率
函数的研究,发现在实际 SAR 系统中此函数通常是单调的,通过对
聚束 SAR 方位向进行子孔径的划分就可以实现方位向子频带的划
分,而在一个子孔径内,对于 SAR 接收到的数据而言可以类比为条
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带模式下的斜视情况。本文提出的成像算法建立在对每个子孔径进行
条带成像的基础上,之后再将各子孔径方位频带依次拼接起来,从而
构成全孔径频带,最后通过 IFFT 得到具有全孔径分辨率的聚束 SAR
图像。本算法将聚束 SAR 成像分解为子孔径的斜视成像和频带合成
两个相对独立的过程,允许根据实际情况选择合适的成像算法,使得
算法本身更具灵活性。由于本算法在方位子孔径内进行成像处理,所
以只要求系统的 PRF 满足最大子频带的采样要求即可,这将极大的
降低对 SAR 系统 PRF 的设计要求。
二、从提高星载 SAR 图像质量指标入手,本文的第二个成像算
法提出了图像的质量优劣可由图像质量的某种测度来衡量,如:图像
的熵最小或锐度最大时,图像的质量最好,分辨率最高。基于最小熵
方法的原理,本文提出一种在多星系统中将辅星成像(子孔径)分两
步合成为一幅全孔径图像的方法。由于受卫星平台的限制,使得单星
SAR 系统性能的提高受到很大制约。因此,在上个世纪末,分布式
卫星 SAR 技术应运而生。多星分布式 SAR 是一种具有重要的应用前
景的雷达系统,利用干涉原理,将两部或两部以上雷达的接收信号进
行相干处理,最终可获得地面地貌高度的合成孔径雷达。本文提出了
另外一种方法,基于图像质量的测度,合成来自不同卫星的接收信号,
达到系统对成像质量的要求。多星(分布式)SAR 系统,其原始数
据由若干独立 SAR 传感器收集,每个传感器的数据可被视为一个子
孔径。若子孔径图像在方位向上由匹配滤波器聚焦,则此图像是全孔
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径的子带。将子带合成为全频带,就可恢复全分辨率图像。因此,分
布式 SAR 的数据处理可分为两个独立的步骤:每个子孔径的聚焦和
多个子孔径的合成。本文 节提出的拼接算法可以将各子带自动合
成为全频带。这一算法基于图像质量的测度,为每个子带寻找中心多
普勒频率以最优化合成后图像的质量。
关键词:合成孔径雷达,子孔径合成,频带拼接,最小熵
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BINATION OF SUB-APERTURES USED IN SAR
IMAGING
ABSTRACT
Synthetic Aperture Radar (SAR) have e a vital method in
modern remote sensing, which has special advantages of imaging with
high resolution on a great scene and the ability of rating plant, etc.,
in any situations day and night. It plays an important role both in civil
remote sensing and in military spying, especially in military domain. Now,
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