多通道SAR高分辨率成像及动目标检测技术研究

摘要

相比于单通道合成孔径雷达(SAR)系统,多通道系统因增加了接收通道而使回波数据有了冗余,系统自由度增加,能够获取目标丰富的细节信息,更精准地从背景杂波和噪声中区分出目标,适用于高分辨率成像和目标检测技术研究。多通道系统具有数据利用率高、系统成本低、灵活性强等优势,本文以此为背景,将宽带合成技术和动目标检测方法同时应用到多通道SAR系统中,研究了基于宽带合成的距离向高分辨率成像技术和中心频率步进的多通道SAR动目标检测方法,所做的具体工作及创新如下:
　　1、首先介绍了宽带合成技术,说明了距离向分辨率的原理和通道数与距离向分辨率的关系;然后结合两种经典的多通道 SAR动目标检测技术分析了多通道SAR系统用于动目标检测中的优势和存在的问题。
　　2、研究了基于误差补偿的频域宽带合成方法。首先,建立了多通道 SAR回波信号模型。然后,介绍了一种典型的频域宽带合成方法:针对该方法中同等效相位中心合成带来的传输路径误差,结合仿真实验分析了其对宽带合成的影响,并给出误差补偿方法;针对该方法中通道不一致带来的幅相误差,结合仿真实验分析了其对宽带合成的影响,并给出误差补偿方法;尤其针对该方法中的子带重叠误差提出一种频域滚降滤波法,详细给出了算法原理及处理步骤,并结合仿真实验论证了该误差补偿方法的有效性。最后,针对这种典型的频域宽带合成方法存在的这三种误差,采用上述补偿方法,获得了距离向高分辨率的SAR图像,验证了基于误差补偿的频域宽带合成方法的有效性。
　　3、提出了图像域的宽带合成方法。针对传统的宽带合成技术存在的运算量大、实时性差的问题,本文提出基于图像域的宽带合成方法:首先,介绍了图像域宽带合成算法的基本思路,推导并建立了算法模型;然后,给出了算法步骤和框图;最后,从理论上说明了在SAR图像分辨率相当的情况下,所提的图像域宽带合成方法较传统的宽带合成方法在运算量和实时性方面有明显的优势。
　　4、研究了中心频率步进的三通道ATI动目标检测及重定位技术。首先研究了偏置相位中心天线(DPCA)和沿迹干涉(ATI)两种 SAR动目标检测方法,对比说明了 ATI在动目标检测方面有更好的检测性能和抗干扰特性;然后,针对传统的两通道ATI无法提取动目标参数的问题,重点研究了中心频率步进的三通道ATI动目标检测技术,并通过提取动目标的相位信息,进而估计目标的多普勒参数和运动参数,实现对动目标的检测和重定位。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展动态

1.3 本文的主要工作及内容安排

第二章 SAR高分辨率成像理论及动目标检测基本原理

2.1 引言

2.2 SAR高分辨率成像理论

2.3 SAR动目标检测基本原理

2.4 本章小结

第三章 基于宽带合成的高分辨率SAR成像技术研究

3.1 引言

3.2 频域宽带合成算法研究

3.3图像域宽带合成算法研究

3.4 算法比较

3.5 本章小结

第四章 基于多通道的SAR系统动目标检测方法研究

4.1 引言

4.2多通道SAR系统检测动目标方法研究

4.3三通道ATI动目标检测与测速方法研究

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文的主要贡献

5.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果