Burst模式合成孔径雷达成像算法研究

论文摘要

合成孔径雷达(SAR)具有全天时、全天候、远距离成像的特点,对于国防技术现代化和国民经济建设具有十分重要的意义。Burst模式是一种重要的SAR工作模式,通过信号处理它能利用不连续的回波数据获得连续的中低分辨率场景图像。Burst模式用途广泛,其中最常用的是用于增加测绘带宽度的ScanSAR。本文主要研究burst模式合成孔径雷达成像处理算法。全文主要内容概括如下:第一章简要介绍了SAR和burst模式SAR的发展及研究现状,并说明本文的主要内容。第二章阐述了burst模式雷达的基本工作原理,给出了其重要参数及确定方法。通过分析burst模式点目标回波信号特性及其压缩过程揭示了burst模式SAR成像的特点和难点。重点介绍了burst模式成像信号处理的流程,其中寻找合适的burst模式数据成像算法是核心问题。第三章详细介绍了SPECAN(Spectral Analysis)算法,它是一种用于获得中低分辨率SAR图像的快速成像算法。重点对其在大斜视情况下的距离徙动校正特性和几何失真校正问题进行了分析。最后通过仿真实验验证了算法的有效性。第四章详细介绍了ECS(Extended Chirp Scaling)算法,它将CS算法与SPECAN成像算法相结合,是burst模式下一种用于高分辨成像的比较理想的快速信号处理算法。本章详细地考察了它的各个特性,如距离向和方位向的scaling处理等,并通过点目标仿真和实测数据处理验证了算法的有效性。第五章结束语对全文工作进行总结,并指出下一步工作方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 本文主要内容
• 第二章 BURST 模式SAR 基本原理及信号处理方法
• 2.1 引言
• 2.2 SCANSAR 基本原理
• 2.2.1 ScanSAR 信号采集过程
• 2.2.2 ScanSAR 系统设计
• 2.3 点目标回波信号分析
• 2.3.1 信号采集几何模型
• 2.3.2 点目标回波信号特性分析
• 2.4 点目标成像特点分析
• 2.5 常用成像算法介绍
• 2.5.1 全孔径处理算法
• 2.5.2 SIFFT 算法
• 2.6 SCALLOPING 效应
• 2.6.1 Scalloping 效应产生机理
• 2.6.2 Scalloping 效应校正方法
• 2.7 图像拼接
• 2.8 本章小结
• 第三章 SPECAN 算法
• 3.1 引言
• 3.2 距离向脉压和线性距离徙动校正
• 3.2.1 距离徙动校正特性分析
• 3.2.2 距离向dechirp 处理
• 3.3 方位向DERAMP 和FFT
• 3.4 扇形失真校正
• 3.5 几何失真校正
• 3.6 实验结果分析
• 3.6.1 算法基本流程
• 3.6.2 聚焦性能仿真
• 3.7 本章小结
• 第四章 ECS 算法
• 4.1 引言
• 4.2 CHIRP SCALING 原理
• 4.3 CSA 距离向处理基本步骤
• 4.3.1 Chirp Scaling 原理在RCMC 中的应用
• 4.3.2 距离向处理基本流程
• 4.4 ECS 算法距离向处理
• 4.4.1 距离scaling 基本原理
• 4.4.2 距离scaling 处理的意义及其在大斜视下的应用
• 4.5 方位向预处理
• 4.5.1 预处理必要性分析
• 4.5.2 方位scaling 原理
• 4.6 方位向SPECAN 处理
• 4.7 实验结果分析
• 4.7.1 距离scaling 仿真
• 4.7.2 聚焦性能仿真
• 4.8 实测数据处理
• 4.9 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文