论文题目: 低频UWB-SAR校准技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信息与通信工程
作者: 邹鲲
导师: 梁甸农
关键词: 低频,超宽带,合成孔径雷达,辐射校准,极化校准,运动状态校准,电磁散射模型,定标体,天线方向图
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 校准技术是合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)数据定量研究的前提,通过校准可以获得测量值和目标特性之间的量化关系。低频超宽带(ultra wide band, UWB) SAR的研究与应用具有重要的军事意义。本文充分考虑低频UWB-SAR系统的特点,从辐射校准,极化校准和运动状态校准等方面展开深入的研究。第一章分析了低频UWB-SAR的研究背景,提出了一种SAR层次化校准模型,较为清晰地论述了SAR校准概念和策略。利用该模型,分析了低频UWB-SAR校准的特点和技术难点,指出该系统校准的途径。第二章研究了低频UWB-SAR校准的基本问题。首先充分考虑了系统参量的频率和方位角特性,提出了适合低频UWB-SAR校准的雷达方程。其次提出了低频UWB-SAR辐射校准模型,通过该模型可以分析校准误差和各个参数的测量误差的关系。最后研究了低频UWB-SAR系统信息处理模型。利用该模型分析了天线方向图和系统的冲击响应函数。第三章研究了低频UWB-SAR系统的辐射校准问题。首先采用矩量法和渐近波形估计技术,结合SAR几何关系,获得定标体的低频,超宽带和宽角度电磁散射模型。其次给出了天线方向图对系统性能影响的评估,天线方向图的提取方法。利用定标体电磁模型,提出了基于时域和频域两种天线方向图校正方法,并进行了仿真验证。最后研究了低频UWB-SAR外部校准和内部校准的方案设计,校准数据的处理等方法。第四章研究了低频UWB-SAR系统的极化校准问题。首先研究了定标体的多极化电磁散射特性。其次结合低频UWB-SAR系统特性和信息处理模型,提出低频UWB-SAR系统的极化校准模型。最后分别提出了基于回波域和二维波数域的极化校准方法,仿真结果验证了该方法的有效性。第五章研究了低频UWB-SAR运动状态校准问题。首先提出了低频UWB-SAR运动误差模型,在大波束张角范围内具有较高的精确性。其次研究了利用反射位移法提取运动误差的方法。最后利用低频UWB-SAR运动误差模型,提出了运动误差校正方法,仿真试验结果与理论分析相吻合。第六章系统地总结了全文的工作,并给出了进一步研究的建议。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 低频UWB-SAR 的研究背景
1.1.1 低频UWB-SAR 技术的发展历程
1.1.2 国外UWB-SAR 研究进展
1.1.3 国内UWB-SAR 研究进展
1.2 SAR 校准概述
1.2.1 SAR 校准的概念与策略
1.2.2 低频UWB-SAR 校准研究进展与特点
1.3 本文主要工作与内容安排
第二章 低频UWB-SAR 系统分析
2.1 引言
2.2 低频UWB-SAR 系统概述
2.3 低频UWB-SAR 雷达方程
2.3.1 点目标雷达方程
2.3.2 分布式目标雷达方程
2.4 低频UWB-SAR 校准模型
2.4.1 内部校准参数
2.4.2 外部校准参数
2.4.3 损耗因子
2.4.4 定标体校准误差
2.5 低频UWB-SAR 信息处理模型
2.5.1 驻定相位原理
2.5.2 系统信息处理模型
2.5.3 天线和目标的辐射方向图
2.5.4 系统的冲击响应函数
2.6 小结
第三章 低频UWB-SAR 系统辐射校准
3.1 引言
3.2 定标体的电磁散射模型
3.2.1 矩量法计算
3.2.2 AWE 方法计算
3.3 天线方向图的校准
3.3.1 天线方向图对系统性能的影响
3.3.2 天线方向图的测量
3.3.3 天线方向图的时域补偿方法
3.3.4 天线方向图的频域补偿方法
3.3.5 两种补偿方法的比较
3.4 外部校准方案的设计
3.4.1 校准场景的选择
3.4.2 参考目标的选择和布置
3.4.3 校准数据的处理
3.4.4 外部校准结果分析
3.5 低频UWB-SAR 的内部校准
3.5.1 实验室环境下的设备联调
3.5.2 内部校准
3.6 小结
第四章 低频UWB-SAR 系统极化校准
4.1 引言
4.2 低频UWB-SAR 定标体的极化散射特性
4.2.1 极化散射矩阵
4.2.2 低频UWB-SAR 定标体极化散射模型
4.3 极化校准模型
4.3.1 多极化雷达极化校准模型
4.3.2 多极化SAR 极化校准模型
4.3.3 低频UWB-SAR 极化校准模型
4.4 低频UWB-SAR 极化校准方法
4.4.1 基于回波域的极化校准
4.4.2 基于波数域的极化校准
4.5 小结
第五章 低频UWB-SAR 运动状态校准
5.1 引言
5.2 低频UWB-SAR 运动误差模型
5.2.1 APC 位置误差引入的运动误差
5.2.2 低频UWB-SAR 运动误差特性
5.3 低频UWB-SAR 运动误差提取
5.3.1 前向速度和LOS 方向速度对回波Doppler 频率的影响
5.3.2 基于RDM 的运动参数提取
5.4 低频UWB-SAR 运动误差校正
5.4.1 低频UWB-SAR 回波模型
5.4.2 运动误差校正仿真试验
5.5 小结
第六章 结束语
6.1 本文的主要工作及成果
6.2 本文的主要创新点
6.3 需要进一步研究的问题
致谢
参考文献
攻博期间撰写及发表的论文
发布时间: 2006-09-14
参考文献
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