文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
机动条件下的高分辨率机载聚束SAR算法研究
姓名:王娟
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:李勇
2011-01
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
运动是合成孔径雷达(SAR)成像的依据。机载 SAR 利用载机在运动过程中的不同位置接收
回波信号模拟天线阵列进行成像处理,实现了方位向的高分辨。在聚束模式下,由于合成孔径
时间的增加,载机受各种因素的影响不可避免地偏离理想航迹,特别是机动飞行时,成像质量
难以保证——非理想运动又成为问题产生的根源。考虑到现阶段有限的运动传感器测量精度,
本文从完善成像算法适用性的角度出发,研究了若干种具有工程实用性的机载聚束 SAR 高分辨
率成像处理方法。本文完成的主要工作包括:
论文第一章简述 SAR 的发展历史及聚束 SAR 的国内外研究现状,介绍了本文研究的高分辨
成像算法及运动补偿技术的背景,并在此基础上概述了全文内容。
论文第二章阐述了聚束 SAR 成像的几何关系和回波接收原理,重点分析了载机存在运动误
差时的回波信号模型,以及各类运动误差对成像处理的影响,为后续研究结合运动补偿的高分
辨率成像算法提供了理论依据。
论文第三章阐述了卷积反投影算法的层析成像原理,及其在聚束 SAR 中的应用过程,并用
实测数据进行了验证。针对非理想运动,在不使用惯导参数的情况下,利用载机姿态估计实现
了高精度运动补偿,点目标仿真验证了其有效性。
论文第四章研究了一种改进的极坐标格式算法(PFA)。对斜视成像模式下,研究了采用尺度
变换替代 PFA 中插值操作的方法,以及采用空变后处理补偿波前弯曲的方法,并进行了点目标
仿真验证。结合 PFA,文中还给出了一种基于回波数据的运动补偿处理方法,并通过仿真分析
了该方法的性能。
论文第五章对上述两种高分辨率算法进行了比较和分析,总结了两种算法在运算效率、运
动补偿方法的优劣度,并明确了它们的适用条件与场合。
论文第六章针对载机机动条件下高分辨率成像时存在的运动补偿精度不够的问题,在若干
种自聚焦算法的研究基础上,给出了一种基于子孔径相关法的图移相位梯度自聚焦(MDPGA)算
法,并结合图像分块处理进一步提高了图像质量。仿真及实测数据处理结果验证了其有效性。
最后对全文工作进行总结,指出有待进一步研究的问题。
关键词:合成孔径雷达,聚束式,卷积反投影算法,极坐标格式算法,运动补偿,自聚焦
I
机动条件下的高分辨率机载聚束 SAR 算法研究
ABSTRACT
Motion is the basis for Synthetic aperture radar (SAR) imaging. Airborne SAR takes advantages
of different locations of radar to receive echo signal which simulates the imaging procedure of array
antenna. In the spotlight-mode SAR, as the increasement of the length for synthetic aperture, the
airplane strays from the ideal line under the disturbtation of the atomospheir. Especially when the
airplane follows a maneuver flight, the imaging quality can not be guaranteed. Therefor, the nonideal
motion brings problems in the radar imaging. As we know, high-precision inertial navigation
equipment costs much and has a limited tracking ability to the location of the aerialcarrier.
Accordingly, in this paper we study several high resolution imaging processing methods in the
Airborne spotlight-mode SAR with good projected practicality to consummate the algorithm’
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