距离-多普勒合成孔径雷达成像及仿真研究

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发表于 2022-5-24 22:41:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库解析:
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过雷达天线相对于目标的相对运动进行成像。SAR成像过程中需要处理大量的信号,早期一般通过光学处理技术来实现。尽管这种技术可以产生高质量的雷达图像,它也有很多明显的不足之处,诸如成本高,且一般仅限于条带成像。多数情况下,航迹测量的非线性和低精度会导致机载SAR成像质量的恶化,所以机载SAR必须进行精确的运动补偿以减少图像质量的下降。雷达的有用的信息可以采用自聚焦的方法从信号中恢复。惯性导航系统中漂移会引起SAR极其敏感的地速偏差,通过GPS技术可以修正偏差,但这需要地面的接收机。另外一个困难是合成过程由于载机运动造成的非线性,这也就是通常所说的运动补偿题目。首先,数字信号处理可以用于图像的聚焦,并且能得到比传统雷达系统更高的分辨率。它涉及到减少峰值功率、最大化信噪比的脉冲压缩技术,同时去除载机耦合进来的有害信息。匹配滤波是脉冲压缩最常用的方法,用来恢复叠加了高斯白噪声的信号。因此本文提出并分析了一种用于脉冲压缩的次频段方法。虽然关于此方法的相关研究很多,但是均没有明确的阐述滤波器的设计方法这一关键题目。本文提出了一个有效的滤波器设计方法,并在SAR仿真中进行了测试。其次,运动补偿技术使沿多普勒轴的SAR解算不再需要傅立叶变换。如果在时域中完成了多普勒压缩,可以有很多方法进行数据处理,其中二维的RD处理技术可以更好、更有效的解决长合成孔径时间的距离向迁移题目。本文通过优化基于MATLAB的程序编码,详细描述了成像中RD算法过程。因此本文的主要目标是构建一个高分辨率成像平台,并定量研究运动补偿对SAR成像的影响。运动补偿的数据预处理需要知道载机飞行的信息,可以通过对输入信号叠加一些误差,来更好的了解其对SAR成像影响的程度。因此,信号变换的速度在SAR图像质量和运动误差间起到重要的作用。针对SAR图像质量下降程度的不同,还有一些新的运动补偿方法不断涌现。最后,一个新的基于MATLAB的次波段滤波方法实现了二维RDSAR仿真信号的解耦。工作原理、建模、数据处理以及仿真结果均说明了SAR成像中RD算法的有效性。为此,本文设计了一个基于MATLAB的仿真程序,并增加了可视化特性以便于数据处理和产生必要的输出。本文描述了SAR在距离向和方位向的特性,并对接收到的数据和SAR的原始数据进行了理论描述。因此可以得出结论,在2维频域中,RD算法不仅具有其他算法的优势,而且计算复杂性小、所需时间少。在两幅图中分别输入常值速度误差和变化速度误差,通过比较成像结果可以发现运动补偿对SAR图像分辨率的影响程度。多数情况下,算法需要根据特殊的数组或者特殊应用进行调整。此外,最复杂的算法往往不是最优方法,例如,对于一个探测的点目标,在距离向和方位向的两步滤波也可以得到精度足够高的结果。





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