《《合成孔径雷达线频调变标(CS)成像算法研究》-毕业设计（论文）-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《合成孔径雷达线频调变标(CS)成像算法研究》-毕业设计（论文）-公开DOC·毕业论文（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、（输入章及标题）说明：毕业设计(论文)模版(理工类学生用)大学 毕业设计(论文) 合成孔径雷达线频调变标(CS)成像算法研究学 院 年级专业 03级电子信息工程一班 学生姓名 指导教师 专业负责人 答辩日期 2007.6.24 III大学毕业设计(论文)任务书学院：里仁学院 系级教学单位：电子工程系 学号学生姓名专 业班 级电子信息工程一班课题题 目合成孔径雷达线频调变标(CS)成像算法研究来 源自选主要内容合成孔径雷达能全天候、全天时地提供高分辨率的雷达图象。合成孔径雷达(SAR)成像已经广泛应用于军事及国民经济的许多领域，如军事侦察、环境监测、土地资源管理等方面。在对条带式sar的成像方法
2、进行对比研究的前提下，重点研究CS成像算法，要求实现该算法的仿真成像。基本要求1 查阅资料，弄清sar的成像原理2 了解sar的各种成像算法的原理，重点研究CS成像算法3 用MATLAB语言进行仿真，实现该算法的成像参考资料1 雷达成像技术 保铮，邢孟道，王彤编著 电子工业出版社 2005 TN957.52/52 雷达原理3燕山大学数字图书馆 中国期刊全文数据库 优秀硕博论文周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容收集资料熟悉课题内容设计思路程序设计与调试程序设计、分析、调整、以及程序优化实验结果整理及总结论文书写课题总结答辩指导教师：史洪印系级教单位审批：说明：如计算机输入
3、，表题黑体小三号字，内容五号字。本任务书一式二份，教师、学生各执一份。 摘要摘 要合成孔径雷达 (SAR)是一种新型的高分辨率雷达体制，具有全天候、全天时、远距离、高分辨成像的工作能力，是雷达成像技术的一个重要分支，它借助于脉冲压缩技术实现距离维的高分辨率，借助于方位多普勒分析的技术实现方位维的高分辨率，己广泛运用于军事及民用领域，它对国防技术现代化、国民经济建设都具有十分重要的意义。论文介绍了合成孔径雷达成像原理，讨论了Chirp Scaling(CS)算法的基本原理和实现过程,给出了计算过程中各个信号域的数学表达式，最后给出了点目标仿真的成像结果。并对全文的研究工作进行了归纳总结，还指出了
4、有待进一步研究的问题。关键词合成孔径雷达；雷达成像；CS算法；65AbstractSynthetic Aperture Radar (SAR) is a kind of high resolution imaging radar. Using SAR we can obtain high-resolution radar images under all weather, day and night and long distance conditions. So it is of high value in military and civil applications.In the dis
5、sertation, introduce the principle of imaging. The CSAs fundamentals and realization course are discussed in detail and the mathematic functions of all signal domains .At last the point targets are simulated and the simulation result are presented.Conclusions are made and the possible future work is
6、 explained.Keywords Synthetic Aperture Radar; Imaging radar ；Chirp Scaling;目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 合成孔径雷达的发展方向11.2.1 三维成像技术11.2.2 高分辨合成孔径雷达技术11.2.3 多频多极化合成孔径雷达技术11.2.4 高速实时数字信号处理技术21.2.5 合成孔径雷达的地面运动目标检测(GMT I )技术21.2.6 相干斑噪声消除技术31.2.7 超宽带合成孔径及米波合成孔径雷达技术31.3 课题的研究意义3第2章 合成孔径雷达概述52.1 雷达分类
7、52.2 实孔径成像雷和合成孔径成雷达52.3 合成孔径雷达的概念62.4 合成孔径雷达特点及应用72.4.1 合成孔径雷达特点72.4.2 合成孔径雷达应用82.5 合成孔径雷成像原理92.5.1 SAR常用的距离模型有三种92.5.2 线性调频(LFM)脉冲压缩102.5.3 合成孔径雷达的分辨率182.6 本章小结24第3章 Chirp Scaling 算法273.1 Chirp Scaling算法的实现流程图273.2 问题的描述和雷达信号模型273.3 Chirp Scaling算法283.3.1 Chirp Scaling原理283.3.2 方位向FFT293.3.3 Chirp
8、Scaling相位相乘303.3.4 距离向FFT303.3.5 距离徙动校正、距离压缩及二次距离压缩313.3.6 距离向IFFT323.3.7 方位滤波及残余相位消除323.3.8 方位向IFFT323.4 本章小结32结 论33参考文献34附录135附录236致谢37第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题背景合成孔径雷达的研究最早开始于20世纪50年代初。1951年6月美国古德依尔宇航公司的威利(Carl Wiley)首先提出最初的用频率分析的方法改善雷达的角分辨率，他将其称为多普勒波束锐化，这是对发展合成孔径雷达原理上的重大贡献。与此同时，伊里诺斯大学控制系统实验室的一个研究小组采用相干
9、机载侧视口面雷达，研究运动目标检测技术。1958年，美国密执安大学的雷达和光学实验室用他们研制的雷达进行飞行试验，用光学相关器件将相干雷达视频信号变成了高分辨的图像。到现在合成孔径雷达技术已经有了很大的发展。1.2 合成孔径雷达的发展方向1.2.1 三维成像技术作为从合成孔径雷达图像中导出高分辨地形数据的工具，干涉仪越来越受到人们的注意，且已应用于地球物理遥感以及机载合成孔径雷达。干涉仪三维成像的基本方法在于比较两平行和存在一定位移的合成孔径所获得的两幅图像之间的相位差来确定高度，需要解决及研究的问题有:(1)相位解模糊; (2)两路图像之间的校准;(3)新的测高方法;1.2.2 高分辨合成孔
10、径雷达技术分辨率是合成孔径雷达的一个最重要指标。从侦察以及火控的角度出发，希望它尽可能高，因此高分辨率技术是合成孔径雷达的发展方向之一。1.2.3 多频多极化合成孔径雷达技术频率是合成孔径雷达的关键。微波的缺点是带宽较窄，信号中信息的含量较低，这就要求同时使用多种频率来提高信息含量。极化雷达一般至少应可发射两种正交极化和接收两种极化。有一类接收极化雷达，虽然只能发射一种极化，但却能接收两种极化，不过其极化的能力低于极化雷达。多极化合成孔径雷达，尽管结构比单极化雷达信息复杂，但优点也很突出，故正在迅速倔起和发展，总的来讲，它有三大优点:(1)提高信噪比:(2)增强抗干扰能力;(3)提高目标识别和
11、分类能力。 国外大部分机载实验合成孔径雷达，都具备多频多极化功能。该领域主要研究的问题是:(1)多极化天馈线及接收系统;(2)极化系统的校准;(3)多极化数据的压缩及处理。1.2.4 高速实时数字信号处理技术早期的合成孔径雷达采用的是光学处理方法，因此只能在取得原始数据后回到地面进行事后处理。为满足战斗中对时间的严格要求，必须使合成孔径雷达具备实时信号处理的能力。由于合成孔径雷达工作模式多样，信息处理复杂，所以只能采用具有灵活处理能力的数字处理方法。因此，开发、调整实时数字信号处理系统是合成孔径雷达能否完成任务、能否在对抗中生存的关键因素之一。1.2.5 合成孔径雷达的地面运动目标检测(GMT
12、 I )技术合成孔径雷达是利用雷达与场景之间相对来说已知的运动来产生高分辨图像的，而地面运动目标存在未知运动，此时的处理对于运动目标来讲是失配的，导致了模糊目标叠加在合成孔径雷达图像上。因此动目标检测的实质是如何从固定场景中检测出动目标，并产生它们的聚焦图像。AN/APG-76及AN/APY-3采用多端口干涉仪合成孔径雷达方法来检测运动目标。雷达具有三个端口，其中两个端口用于检测运动目标，第三个端口则采用干涉仪方法来确定目标的位置。对于不同的运动目标，可以采用不同的方法进行运动目标检测与成像，只要运动目标与固定目标存在空间和频率以及强度等方面的差异时，就可以采用动目标显示(MT I)、动目标检
13、测(MTD)、强目标跟踪算法等。需研究的问题有:(1)提高强杂波背景下的检测性能;(2)增强对多个运动目标的分辨能力;(3)提高现有各种方法的实时性。1.2.6 相干斑噪声消除技术由于地面回波存在相干闪烁现象，因此所反映的地面特征也具有概率特性，即所谓的相干斑噪声。相干斑噪声的存在降低了目标的可探测性以及对分散目标进行区别和分类的能力。这种相干斑噪声是相干雷达本身固有的，不能用增大信号功率来改善，必须通过平均加以改善。因此，如何在不改变或少改变分辨率的条件下，降低相干斑是一个需要研究的问题。一种方法是以不同带宽的多视信号为基础进行加权组合，据报导，采用加权组合法后等效视数可提高2-3倍，优于传
14、统的多视平均，也可以通过多极化平均方法来降低相干斑噪声。1.2.7 超宽带合成孔径及米波合成孔径雷达技术超宽带合成孔径以及米波合成孔径雷达发射的电磁波，由于具有一定的穿透地面和树叶的能力，故可用来探测隐蔽在树从中的部队和地下目标，如隧道、钢筋混凝土掩体、深掩体通风口和深管线通风口，还可用于环境监测，如探测有毒液体的倾出、探矿和寻找地下淡水等。1.3 课题的研究意义雷达(Radar)是“Radio detection and ranging”缩写的音译，它是集中了现代电子科学技术各种成就的高科技系统。其基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空间位置。众所周知，雷达己成功地应用于地面(含车载)、舰载、机载方面，这些雷达已经和正在执行着各种军事和民用任务。近年来，由于雷达采用了一些新理论、新技术和新器件，雷达技术进入了一个新的发展阶段。信息论在雷达领域中的应用和宽带微波技术及现代信号处理的不断发展，以及全息成像理论的完善，导致了各种形式的高
