多通道SAR成像理論與方法研究.pdf

1、近年來，以多極化/多天線為代表的多通道SAR成為了SAR發(fā)展的一大趨勢。多極化信息的獲取使SAR對目標(biāo)散射特性的描述更加完整；多天線使SAR可以從多個(gè)不同的角度對場景進(jìn)行觀測，擴(kuò)大了SAR的信息來源，拓展了SAR的應(yīng)用范圍。論文立足于多通道SAR體制，以提高SAR的戰(zhàn)場情報(bào)獲取能力和處理能力為目標(biāo)，深入開展了多通道SAR成像理論與方法研究，其研究成果有助于拓展SAR在超分辨成像、前視成像、動目標(biāo)成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　第一章闡述了

2、課題研究的背景和意義，歸納了極化SAR相干斑濾波、極化SAR超分辨成像、前視SAR成像、多通道SAR-GMTI理論和系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并分析了當(dāng)前研究所存在的問題，最后概括了論文的主要工作。
　　第二章研究了基于均值移動的極化SAR相干斑抑制方法。首先回顧了相干斑的形成機(jī)理、統(tǒng)計(jì)特性和幾種經(jīng)典的極化SAR相干斑濾波算法。接下來，針對當(dāng)前極化 SAR相干斑濾波算法不能很好的保護(hù)圖像細(xì)節(jié)信息和極化散射特性的不足，提出了一種基于均值移動的

3、極化SAR相干斑濾波算法——PDAN算法。該算法采用了空間域和值域的聯(lián)合濾波，充分利用了極化信息和幅度信息，滿足了極化SAR相干斑濾波的基本原則?；诘聡鳧LR的L波段E-SAR數(shù)據(jù)和中國電子科技集團(tuán)38所的X波段機(jī)載極化SAR數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PDAN算法比當(dāng)前廣泛使用的精致 Lee極化濾波算法和 IDAN濾波算法具有更平滑的相干斑濾波效果以及更好的圖像細(xì)節(jié)、邊界信息、極化散射特性保持能力。
　　第三章圍繞著“改善抗噪性能”和

4、“超分辨成像”兩個(gè)問題開展了基于稀疏重建的極化SAR超分辨成像方法研究。首先，提出了一種新的SAR成像處理框架，該處理框架可以有效克服雜波和噪聲的影響。在此基礎(chǔ)之上，基于壓縮感知理論和非二次最優(yōu)化技術(shù)提出了一種迭代超分辨成像算法——IFCS算法?；诜抡鏀?shù)據(jù)的成像結(jié)果表明，IFCS算法在抗噪性能和超分辨性能方面都優(yōu)于現(xiàn)有算法。設(shè)計(jì)并構(gòu)建了X波段步進(jìn)頻軌道SAR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開展了成像實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)場景中包含有角反射器和車輛目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對

5、于結(jié)構(gòu)簡單的角反射器目標(biāo)，IFCS算法能夠得到背景干凈，旁瓣很低的成像結(jié)果。對于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的車輛目標(biāo)，IFCS算法在克服旁瓣影響的同時(shí)獲得了更多的目標(biāo)細(xì)節(jié)信息。
　　第四章深入開展了高速多通道前視SAR成像算法研究。首先，針對當(dāng)前多通道前視SAR成像算法只適用于低速平臺的問題，建立了高速多通道前視SAR信號模型，并以此為依據(jù)，提出了適用于高速多通道前視SAR的DBS和RD成像算法，解決了高速運(yùn)動平臺的運(yùn)動補(bǔ)償問題。接下來，為了解

6、決多通道前視SAR方位向分辨率受到平臺物理尺寸制約的問題，將壓縮感知理論創(chuàng)新的應(yīng)用在多通道前視SAR成像領(lǐng)域，提出了兩種適用于高速多通道前視SAR的超分辨成像算法。其中，二維壓縮感知超分辨成像算法具有不低于5倍的超分辨能力，但是需要對場景做二維剖分，計(jì)算量較大。方位向壓縮感知超分辨成像算法雖然成像精度和分辨率略有降低，但大大降低了運(yùn)算量，適合于較大場景的成像?；贛iniSAR實(shí)測數(shù)據(jù)的分布式目標(biāo)成像仿真表明：本算法對建筑物目標(biāo)和飛機(jī)目

7、標(biāo)均具有很好的重構(gòu)性能。
　　第五章結(jié)合國內(nèi)首部7通道SAR-GMTI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理工作，深入開展了多通道SAR-GMTI處理方法研究。首先建立了運(yùn)動目標(biāo)在SAR系統(tǒng)中的回波模型，并利用理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真的手段對運(yùn)動目標(biāo)的成像效果進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析了運(yùn)動目標(biāo)在不同通道中的成像差異，建立了多通道SAR-GMTI信號模型。接下來，在回顧DPCA、ATI、STAP這3種典型的多通道SAR-GMTI處理算法的基礎(chǔ)上，開展