雷达地物回波统计特征参数提取与成像方法研究

摘要

早期的雷达系统利用雷达目标回波的延迟时间测量目标斜距，现代的雷达系统已经能用雷达回波的能量进行成像，进而分析更为复杂的目标特性。本论文主要研究如何从雷达的地物环境回波中提取统计特征参数并进行成像。
　　每种雷达地物目标都有自身的特性，对雷达辐射信号具有特定的调制作用，导致其雷达回波具有相应的时变特性。回波的时变过程可以用统计模型来描述，模型的参数可以作为目标的特征值。在一定的粒度或分辨率下，环境中各种地物的特征值可构成一个矩阵，进而转换为图像。这种广义的图像，可以直观地反映出事物的不可见特征，拓展人的视觉认知能力。利用各种不同的特征参数进行参数成像，能够形成各种不同的特征图像，从而能够从多方面反映事物的本质特征。因此，特征成像具有极大的灵活性和实用价值。
　　论文首先利用一套测量雷达系统对雷达周围某特定地域进行实地测量，获取了该地域在三个频点上的原始地物回波数据；根据雷达系统相关文档和实测回波数据文件，解析了录取文件的存储格式，设计并实现了文件读取模块；其次，论文深入研究了能够实现成像的地物回波特征参数，选择 RCS、散射系数、回波能量均值、能量方差四个用于成像的统计特征参数，设计并实现了这四个统计特征参数的快速提取算法，获得了地物回波的统计特征参数矩阵；最后，论文研究了如何将统计特征参数有效地转换成参数图像的方法，并通过参数矩阵的可视化，生成了雷达近程地物回波统计特征参数的真彩和伪彩色图像。
　　论文通过对雷达近程地物回波的数据采集、参数选择、特征提取和图像化表示等一系列关键技术的深入研究，实现了雷达近程地物回波统计特征参数成像的全过程，得到了直观的成像结果，为进一步研究雷达目标的特征识别与分类奠定了基础。论文的研究成果对其他相关领域的成像研究也具有较高的参考价值。

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第一章 绪论

1.1成像的概念

1.2国内外研究动态

1.3研究的目的意义

1.4本文主要工作

第二章 雷达与成像的基本概念

2.1雷达和成像雷达简介

2.2雷达地物回波及其特征

2.3雷达地物回波幅度的统计模型

2.4小结

第三章 雷达地物回波数据的采集

3.1雷达地物回波数据采集技术

3.2数据采集过程描述

3.3数据文件及格式

3.4原始数据的可视化环境设计

3.5小结

第四章 统计特征参数的选择和计算

4.1统计特征参数的选择

4.2特征参数的计算方法

4.3算法的程序设计与实现

4.4特征参数文件

4.5小结

第五章 参数矩阵的可视化

5.1幅度表示法

5.2单参数矩阵的伪彩色表示法

5.3多参数矩阵的真彩色表示法

5.4小结

第六章 总结

致谢

参考文献

附件一：部分成像结果

附件二：仿真程序及运行结果