星载SAR回波信号模拟及目标检测方法研究

摘要

合成孔径雷达（SAR）作为一种遥感设备，具有很多传统光学遥感不具备的得天独厚的优势。传统的光学遥感方法采取被动式观测方法，依靠光线的反射进行观测，因此只能在没有遮蔽的，或者遮蔽很少的情形下进行对地观察，这就大大限制了观测的时间和范围。而合成孔径雷达系统则采用主动式的探测方法，依靠向探测区域发射电磁波脉冲，利用观测区域内不同物体对电磁波反射特性的不同，对接收到的回波进行二维处理过后得到明暗不同的SAR图像，通过此种方式来达到对地面目标的探测和区分的目的。由于电磁波对云层等具有很好的穿透性，这就使得SAR系统可以全天时、全天候不间断地对地面进行观测。
　　为了更高效的建立一个实际的SAR系统，考虑到成本因素，在实际系统建立之前一般都需要对系统进行仿真模拟，用来测试系统的参数设计是否合理、信号处理方法是否有效、成像效果是否达到要求等等。因此，如何采取适当的方法来对SAR系统进行仿真仍是SAR研究中的一个热点问题。
　　本文主要关注 SAR系统模拟及其相关方面的问题的研究，主要涉及对 SAR系统原始回波的模拟生成方法、成像前回波数据的预处理方法和成像后特定目标的检测方法进行研究，并在后续章节中加以介绍。
　　第一章为绪论，主要介绍SAR系统的发展历程和目前的发展状况，并对一些SAR系统处理所需要的基本知识进行分析说明。
　　第二章主要针对SAR原始回波模拟生成算法进行研究，结合已有的SAR系统模型，在传统的时频混合模拟方法的基础上，提出了一种区别于以往传统的时频回波模拟生成算法，取得了更好的效果。
　　第三章针对回波数据的预处理方法进行研究，主要研究了如何在信噪比较低的情况下为后续数据处理提供更高的精度。根据SAR系统信号的特性分析，提出了采用分数阶傅里叶变换对回波进行滤波降噪处理的方法，以此来改善系统处理性能。
　　第四章针对成像过后在特定场景下的目标检测方法进行研究，提出了一种新的在海杂波背景下的舰船恒虚警概率（CFAR）检测方法，仿真表明，该方法与传统的检测方法相比，在相同虚警概率下检测出的虚警目标更少，具有更好的检测效果。
　　第五章是全文总结。

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缩略语

第一章 绪论

1.1 SAR系统概述

1.2 SAR系统国内外的历史及相关研究发展状况

1.3 本文的研究背景、意义及课题来源

1.4 本文的主要贡献

1.5 本文章节安排

第二章 基于时频混合的星载SAR回波模拟方法研究

2.1 SAR系统基础知识介绍

2.2 SAR工作原理分析

2.3 基于距离分割的新的时频混合模拟法

2.4 本章小结

第三章 基于分数阶傅里叶变换（FrFT）的SAR信号处理研究

3.1 分数阶傅里叶变换介绍

3.2 FrFT在处理线性调频信号中的应用

3.3 基于FrFT的SAR回波信号处理

3.4 本章小结

第四章 基于K分布的海杂波背景下舰船目标检测新方法研究

4.1 SAR在舰船检测中的应用概述

4.2 K分布及海杂波生成算法介绍

4.3 海洋背景下的舰船检测算法

4.4 一种基于K分布的改进CFAR检测法

4.5 本章小结

第五章 全文总结

5.1 总结

5.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

硕士攻读期间取得的研究成果

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