基于非均匀快速傅里叶变换的综合孔径圆环阵反演方法研究

摘要

综合孔径微波辐射计作为一种新型的成像体制，运用小口径天线阵列来等效大口径实孔径天线，降低了天线加工难度并提高了时间分辨率，但这是以高系统复杂度为代价的，为了进一步降低综合孔径系统复杂度，圆环阵和旋转圆环阵被提出来。但是圆环阵的u-v分布并不是在均匀格栅上，无法使用快速傅里叶变换算法进行图像反演。目前常用的圆环阵图像反演方法是G矩阵法、网格法以及伪极坐标法，这些方法各自都具有局限性。在这一背景下，本文所研究的是快速、高质量的综合孔径圆环阵图像反演算法。
　　本文首先阐述了综合孔径微波辐射成像基本理论，在此基础上将基于最小最大误差的快速非均匀傅里叶变换运用到综合孔径圆环阵图像反演中，建立了图像反演的数学模型，并以图像反演速度与图像反演质量之间的平衡为准则对插值模型进行了优化；插值伴随矩阵具有病态性，会将插值误差以及可见度函数噪声进行放大，本文在建立的反演模型中加入正则化方法，有效的抑制了插值伴随矩阵的病态性对反演图像的影响；综合孔径图像反演的计算量很大，本文提出使用共轭梯度迭代来逐步逼近最优解，相比于传统的广义逆算法计算速度大大提高。
　　本文还对所提出的反演算法进行了仿真验证，包括反演模型中各参数的设计以及对图像反演的影响，算法有效性以及对噪声的敏感程度进行分析，与传统的圆环阵反演方法进行比较分析。仿真结果表明新算法能够实现不同形式圆环阵以及非理想可见度函数的图像反演，并且反演效果要明显好于传统方法。

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1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文主要内容和结构安排

2 综合孔径辐射测量基本理论

2.1 二元相关干涉测量基本理论

2.2 综合孔径空间分辨率与无混叠视场

2.3 综合孔径亮温反演

2.4 本章小结

3 基于非均匀傅里叶变换的圆环阵图像反演

3.1 基于min-max插值器的NUFFT

3.2 基于NUFFT的综合孔径圆环阵图像反演

3.3 反演算法的迭代加速

3.4 本章小结

4 成像算法仿真与分析

4.1 仿真模型设计

4.2 过采样率与插值邻域仿真分析

4.3 有噪声图像重构仿真

4.4 对比仿真

4.5 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献