机载合成孔径雷达基于数据的运动误差分析及补偿研究

摘要

合成孔径雷达(SAR)成像可以获取高分辨率的图像,它提高了雷达的信息获取能力和信息感知能力.目前SAR已经作为现代雷达一种的新功能广泛地应用于机载雷达系统中.特别是在中、低空的轻型飞机上装配了SAR系统,在实际录取数据中由于受到气流等影响使得雷达平台的运动轨迹和状态很难控制平稳,所以对于机载SAR基于数据的运动误差分析和运动补偿的研究具有非常重要的应用价值和理论意义.SAR技术的研究一股是建立在SAR成像的基础上,而对于SAR成像原理的理解和成像算法的实现是SAR成像的必要条件.本文首先从物理概念和仿真数据的成像处理两个方面对SAR成像原理进行了介绍,然后对SAR常用的成像算法进行了论述.运动补偿是合成孔径雷达成像的重要组成部分.机载SAR的运动补偿可分为基于仪表测量的运动补偿和基于SAR数据的运动补偿.本文重点讨论了基于SAR数据的运动补偿.对于SAR数据运动误差的分析有助于运动补偿的实现,通过建立运动误差模型并利用所提出的基于强散射点的运动误差分析方法对不同的实测数据进行分析,找到不同数据的运动误差的规律,并提出相应的运动补偿策略.根据基于数据运动误差分析的结果,本文详细地论述了二种基于数据的运动补偿方法,即为基于多普勒瞬时调频率估计的运动补偿方法和基于相位梯度自聚焦(PGA)的运动补偿技术.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1合成孔径雷达的历史和发展现状

1.2机载SAR运动补偿技术的发展概述

1.3本文的研究内容

第二章合成孔径雷达成像原理及成像算法分析

2.1 SAR成像的几何模型及其成像原理

2.2 SAR成像的点目标仿真

2.3点目标回波信号的数学模型

2.4距离-多普勒算法

2.4.1基本R-D算法

2.4.2经典R-D算法

2.4.3改进的R-D算法

2.4.4应用改进的R-D算法的实测数据成像结果

2.5其它SAR成像算法简介

第三章机载合成孔径雷达基于数据的运动误差分析

3.1机载SAR运动误差简介

3.2基于强散射点的机载SAR数据运动误差分析方法

3.3机载SAR实测数据的运动误差分析结果

3.3.1单位1“运-7”数据的分析

3.3.2单位2“运-7”数据的分析

3.3.3单位1“运-12”数据的分析

3.3.4单位1“米-8”数据的分析

3.4机载SAR实测数据的运动误差对比和运动补偿策略

3.4.1实测数据运动补偿处理

3.4.2实测数据运动误差和补偿的对比分析

第四章机载合成孔径雷达基于数据的运动补偿方法

4.1基于多普勒瞬时调频率估计的运动补偿方法

4.1.1基于SAR运动误差模型的运动补偿分析

4.1.2基于多普勒瞬时调频率的运动误差估计

4.1.3沿Y方向的运动补偿

4.1.4沿Z方向的运动补偿

4.1.5沿航向(X方向)运动补偿

4.1.6几何形变校正

4.1.7多普勒瞬时调频率可近似的条件

4.1.8实测数据处理的结果

4.2基于PGA算法的运动补偿

4.2.1 PGA原理

4.2.2实测数据运动补偿的结果

第五章工作总结与展望

5.1本文工作总结

5.2课题展望

致谢

参考文献

作者在硕士期间发表的论文和参加的课题