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對目標散射特性的描述更加完整；多天線使SAR可以從多個不同的角度對場景進行觀測，擴大了SAR的信息來源，拓展了SAR的應用范圍。論文立足于多通道SAR體制，以提高SAR的戰(zhàn)場情報獲取能力和處理能力為目標，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、動目標成像等領域的應用。
　　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理、統(tǒng)計特性和幾種經(jīng)典的極化SAR相干斑濾波算法。接下來，針對當前極化 SAR相干斑濾波算法不能很好的保護圖像細節(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38所的X波段機載極化SAR數(shù)據(jù)的實驗結果表明：PDAN算法比當前廣泛使用的精致 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。在此基礎之上，基于壓縮感知理論和非二次最優(yōu)化技術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。設計并構建了X波段步進頻軌道SAR實驗系統(tǒng)，開展了成像實驗，實驗場景中包含有角反射器和車輛目標。實驗結果表明，對

5、于結構簡單的角反射器目標，IFCS算法能夠得到背景干凈，旁瓣很低的成像結果。對于具有復雜結構的車輛目標，IFCS算法在克服旁瓣影響的同時獲得了更多的目標細節(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，解決了高速運動平臺的運動補償問題。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)新的應用在多通道前視SAR成像領域，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，但大大降低了運算量，適合于較大場景的成像?；贛iniSAR實測數(shù)據(jù)的分布式目標成像仿真表明：本算法對建筑物目標和飛機目

7、標均具有很好的重構性能。
　　第五章結合國內(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。首先建立了運動目標在SAR系統(tǒng)中的回波模型，并利用理論推導和計算機仿真的手段對運動目標的成像效果進行了分析。在此基礎上，進一步分析了運動目標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處理算法的基礎上，開展