《基于时空随机辐射场的微波凝视成像新方法及其辐射源特性研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于时空随机辐射场的微波凝视成像新方法及其辐射源特性研究（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学 硕士学位论文 基于时空随机辐射场的微波凝视成像新方法及其辐射源特性研 究 姓名：周海飞 申请学位级别：硕士 专业：电磁场与微波技术 指导教师：周凌云 2011-05 摘 要 摘摘 要要 在选用地球同步轨道卫星、浮空气球平台等相对地面静止的平台对某一区 域进行长时间定点凝视高分辨遥感成像时，传统的微波凝视成像，由于横向分 辨率受限于天线孔径，分辨率不高，SAR 和 ISAR 能够获得横向上的高分辨， 但是二者横向分辨率的获得依赖于雷达与目标的相对运动，限制了其在上述场 合的应用。 因此探索一种能够实现凝视条件下的高分辨成像方法是十分必要的。 本文研究了一种全新的微波凝视成像方法
2、基于时空随机辐射场的微波 凝视成像方法，进行了高分辨成像的初步探索，在理论上基于时空随机辐射场 的微波凝视成像方法获得的空间分辨率可以突破天线孔径的限制，大大提高了 分辨率。 首先论文研究了基于时空随机辐射场的微波凝视成像新方法的基本原理。 提出时空两维随机分布的辐射场是实现高分辨微波凝视成像的前提；分析了在 时空随机辐射场作用下，目标信息提取与解耦的方法：将接收到的散射回波和 与之相对应的时空随机辐射场进行强度关联处理。 其次论文详细讨论了基于时空随机辐射场的微波凝视成像的成像过程，建 立了从信号产生，辐射，散射，接收到关联处理的成像模型。深入分析了成像 过程中信号的相关变化；从两个过程步建
3、立了时空随机辐射场与辐射源的关系 的模型： （1）推导了辐射源与时空随机分布口面场的关系， （2）建立了口面场 经空间传播后的时空随机辐射场的数学模型；推导了随机辐射场下的散射场表 达式；提出了微波强度关联为基于时空随机辐射场下的目标信息提取以及解耦 的方法。 最后论文研究了基于时空随机辐射场的微波凝视成像中随机辐射源的特 性。详细讨论了辐射源分别辐射理想的随机信号，带限随机信号下时空随机特 性；分析了辐射源的空间构型（辐射源的个数和辐射源的口径）对辐射场时空 随机性的影响；从整个成像的角度，推导了随机辐射源的参数对基于时空随机 辐射场的微波凝视成像的影响。 关键词：关键词：微波凝视成像 空间
4、分辨率 时空随机辐射场 微波强度关联 随机 辐射源特性 Abstract II Abstract Traditional microwave staring imaging, of which the lateral resolution is limited by antenna aperture size, can only be used in low resolution condition. SAR and ISAR can get high lateral resolution, but are dependent on the relative motion between ra
5、dar and target. Its necessary to explore a method for high resolution of staring imaging. A new microwave staring imaging based on spatial-temporal random radiation field is studied in this dissertation. High spatial resolution is preliminarily obtained in this method, which is beyond the restrictio
6、n of antenna aperture in theory. Firstly, the basic principle of this microwave staring imaging based on spatial-temporal random radiation field is studied. The precondition of high resolution microwave staring imaging is given. The method of target information acquisition and decoupling in this ima
7、ging is analyzed. Secondly, the imaging process of this microwave staring imaging based on spatial-temporal random radiation field is discussed in detail. The imaging model is built, which includes signal generation, radiation, scatter, receiving and correlated processing. The relevant signal change
8、s in the imaging process are deeply analyzed. The spatial-temporal random radiation is established in two processes: (1) the relationship between spatial-temporal random aperture field and radiation source is derived; (2) the mathematical model of spatial-temporal random radiation field is deduced b
9、y the space propagation of aperture field. The scatter field of the spatial-temporal random radiation field is derived. Microwave intensity correlation, which is used for target information acquisition and decoupling in this imaging process, is proposed. Lastly, characteristic of random radiation so
10、urce in this microwave staring imaging based on spatial-temporal random radiation is studied. The spatial-temporal random property is discussed detailedly when the radiation source is ideal random or band-limited signal. The influence of the spatial configuration of radiation source (number and aper
11、ture of radiation source) on spatial-temporal random characteristic is analyzed. The influence of radiation source parameters on this microwave staring imaging based on spatial-temporal random radiation field is deduced from the view of whole imaging process. Key words: microwave staring imaging, th
12、e spatial resolution, the spatial-temporal Abstract III random radiation field, microwave intensity correlation, characteristics of random radiation source 图目录 VI 图目录图目录 图图 1.1 美国 F-35 联合战机的 APG-81 相控阵雷达 . 4 图图 1.2 瑞典研制的焦平面雷达成像系统 . 5 图图 2.1 传统的微波凝视成像 . 8 图图 2.2 传统天线的波束 . 8 图图 2.3 基于时空随机辐射场的微波凝视成像的示意
13、图 . 10 图图 2.4 某两个相异时刻空间某一面上的辐射场 . 11 图图 3.1 基于时空随机辐射场的微波凝视成像中的符号说明 . 15 图图 3.2 基于时空随机辐射场的微波凝视成像的框图 . 16 图图 3.3 基于时空随机辐射场的微波凝视成像信号的变化过程 . 17 图图 3.4 特殊口面场模型 . 21 图图 3.5 随机辐射源的模型 . 24 图图 3.6 第二类物体散射模型 . 25 图图 3.7 辐射场与目标的相互作用示意图 . 28 图图 3.8 单点接收机对散射场的接收 . 29 图图 3.9 分辨率为 1m 的目标像反演结果 . 33 图图 3.10 分辨率为 0.2m 的目标像反演结果 . 34 图图 3.11 二维分布式目标的反演结果 . 35 图图 4.1 同频信号的干涉效果 .
