SAR实时信号预处理和高分辨率实时成像处理系统的研究

摘要

SAR的实时信号处理,可以分成相对独立的三个阶段,即预处理、成像和成像后处理.论文重点从SAR系统的增益控制、正交通道平衡矫正、固定系数的降采样滤波器、自适应预滤波器、基于传感器的原始数据运动补偿等方面,探讨了SAR的实时信号预处理的理论和工程实现的方法.同时也兼顾到了天线姿态,波束指向的控制;雷达波门,脉冲重复频率控制;原始数据阶段的杂波锁定等方面的内容.所有的这些预处理过程中,自适应的概念贯穿其中.随着SAR成像处理,向着高分辨率和实时化方向发展,能否为成像处理阶段提供高质量的原始信号,是系统设计成败的一个关键因素.因此SAR的实时信号预处理显得愈发的重要.随着超大规模集成电路技术,高密度存贮器技术,计算机技术的发展,一个全数字化的机载实时成像处理系统的研制,已经不是非常困难的事情了.而在现有条件下,全数字化的高分辨率星载实时成像处理系统的研制,将是一个非常具有挑战意义的课题.论文从算法和体系结构两个方面,初步探讨了星载实时成像处理系统实现的方法.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1有关SAR的历史和国内外研究状况

1.2关于作者的研究工作和论文的安排

1.3论文的主要贡献

第二章SAR回波的统计分析和实时自动增益控制

2.1 SAR回波的统计特性和理想增益控制模型

2.2增益控制的估值以及估值量性质分析

2.2.1对信号均方根值的估值

2.2.2估值量性质的分析

2.3 SAR增益控制算法的改进

2.3.1利用信号均方根值增益控制存在的问题

2.3.2 SAR自动增益控制的传统算法与理想算法之比较

2.3.3改进的算法

2.3.4改进算法的计算机模拟

2.4 SAR系统自动增益控制时间常数的确定

2.5块自适应的方法在增益控制中的应用

2.6自动增益控制一些实验结果

2.6.1增益时间常数选择对成像质量的影响

2.6.2后端块自适应增益控制的实验效果

2.7正交双通道的自适应实时矫正

2.7.1正交双通道不平衡的信号分析

2.7.2正交双通道平衡的自适应矫正

2.7.3实验结果

第三章一种实用化的方位向预滤波的快速算法和实现

3.1引言

3.2一种全实时的SAR方位向预滤波的快速算法和结构

3.3滤波器的综合和性能分析

3.4数据流驱动的预处理分机体系结构

3.4.1预处理分机的体系结构

3.4.2软件设计以及软件测试

3.5预处理分机在机载SAR实时成像中的应用

3.5.1飞行中的实时成像

3.5.2 L-SAR地面实时成像试验

3.6一种扩展结构

3.7预处理分机在其他信号处理中的应用

第四章全实时自适应滤波器在SAR方位向预处理中的应用

4.1 SAR方位向全息原理和最优化方位向预滤波的概念

4.2利用自适应滤波器消除方位向幅度调制

4.3利用频域卷积寻找回波平均功率最大频段的中心频率

4.4利用能量平衡的方法寻找能量中心

4.5滤波器参数设计上的考虑

4.6利用实际飞行数据进行算法分析和成像实验

4.7自适应预处理对自动聚焦效果的改善

4.8自适应预处理的DBF解释

第五章SAR实时运动补偿问题的研究

5.1引言

5.2基于传感器运动补偿的原理

5.2.1运动补偿坐标系的建立和坐标系之间的关系

5.2.2直接传感器运动补偿

5.2.3杠杆臂效应

5.2.4传感器直接运动补偿的实验结果

5.3惯性测量单元的误差及其消除

5.3.1一种惯性测量单元高通滤波器的设计

5.3.2一些实验结果

5.3.3高通滤波法存在的一些问题和解决的办法

5.4对雷达系统的传感器运动补偿

第六章SAR信号预处理的总结和SOC的实时实现方案

6.1引言

6.2 SAR信号预处理的理论总结

6.3一种SAR实时信号预处理的集成化方案

6.3.1实时信号预处理的信号流程

6.3.2实时信号预处理的硬件结构

6.3.3实时处理条件下运算量分析

6.4一种SOPC的解决方案

6.4.1 SOC和SOPC的概念

6.4.2 Excalibur SOPC芯片简介

6.4.3基于SOPC芯片的SAR信号预处理方案

第七章SAR实时信号处理系统的设计

7.1引言

7.2 SAR实时信号系统的体系结构模型

7.2.1 SAR信号处理的向量处理一矩阵转置模型

7.2.2一个实用化的机载SAR实时成像处理系统

7.2.3机载SAR实时成像系统的性能分析

7.3 Chirp Scaling算法和星载SAR实时成像处理的体系结构

7.3.1 Chirp Scaling流程和运算量分析

7.3.2转置节点的性能分析

7.3.3主控和星载实时成像系统的体系结构

结束语

参考文献

致谢

作者攻读博士学位期间发表的论文