多频段合成雷达成像技术.pdf

摘要关键词:多频段合成脉冲压缩,逆合成孔径雷达成像,运动补偿,包络对齐,高分辨率成像一直是雷达成像不断追求的目标。为了得到更高分辨率的目标图像,需要从距离维和方位维两个方面考虑。方位维的高分辨力主要通过增加相干积累角,距离维分辨力的提高主要是通过提高发射信号的带宽实现。本文主要探讨了提高距离分辨力的算法。通过提高发射信号的带宽可以提高距离分辨力,在带宽还不是很宽的情况下是可行的,但是随着目标分辨力的要求越来越高,超大带宽信号的产生遇到了很多的困难,包括技术上和方法上的困难。于是我们寻求其他能够产生超大带宽信号的方法。我们提出了多频段合成的方法。多频段合成是将不同频段的信号进行有效合成,使得合成后的信号带宽比原信号的带宽大很多,而且原来多个频段的信息也被包含在新的融合信号中。通过多频段合成技术可以实现超大宽带的信号。经过融合处理的多频段信号频率上和时间上拼接起来了,再对合成后的超宽带信号进行雷达成像处理,可以获得高分辨率的雷达图像。本文研究了线性调频信号的特性、脉冲压缩的原理和特性、雷达成像的理论和算法,以及宽带融合的方法,最后提出了多频段合成雷达成像的整体流为了验证合成宽带的雷达成像效果,本文重点比较了线性调频信号进行脉冲压缩前后分辨率变化的情况。通过对单子带脉冲压缩,多子带合成后脉冲压缩的结果进行比较分析,可以看出多个子带信号经过宽带合成处理后能够明显提高距离分辨力,验证了多频段合成处理能提高距离分辨力的理论。相位补偿程。硕:论文多频段合成雷达成像技术
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髀课题背景及意义雷达次尴叩缂觳庥氩饩唷@状锟梢匀旌颉⑷焓薄⒃毒嗬氲进行目标检测和定位,用无线电方法发现目标并探测目标的空间位置。随着雷达技术的发展,雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、仰角和方位,而且还包括测量目标运动的速度和加速度,以及能够从目标的回波信号中获取到更多的目标特性信息,这就是雷达成像。雷达成像技术是雷达发展历程中的重要里程碑。世纪年代的雷达技术研究的重要课题是改善距离分辨力和方位分辨力。当时可以采用复杂的大时宽带宽的信号获得距离维的高分辨力;但是方位维的分辨力一直得不到改善。方位分辨率与信号的波束宽度有关,机载雷达由于空间的限制使得波束宽度很难小于轿环直媛室恢钡貌坏教岣摺K裕罢腋纳品轿环直媪Φ姆椒ū涞弥凉刂要。于是提出了合成孔径雷达。一根很长的线阵天线之所以能够产生窄波束,主要是由于发射信号的时候,线阵的每个阵元同时发射的是相参信号,接收时由于每个阵元又同时接收信号,在馈线系统中叠加形成了很窄的接收波束。当时的一批科学家认为多个阵元同时发射和同时接收不是必须的,可以先在第一个阵元发射和接收,然后依次在其他阵元上发射和接收,并把每个阵元上发射和接收的信号储存起来,然后进行叠加处理,其结果就类似于长阵线同时发射和同时接收。因此只要用一根天线沿着长阵线的轨迹等速移动并发射相参信号,记录下回波信号并做处理,就可以获得一个很长线阵的方位向高分辨率图像,这就是合成孔径天线。根据合成孔径的概念,成像雷达可以分两种【浚汉铣煽拙独状和逆合成孔径雷达。运动的雷达对静止的目标成像,就是合成孔径雷达悍粗仓沟睦状锒栽硕哪勘瓿上瘢褪悄婧铣煽拙独状合成孔径雷达主要用在地形测绘的场合。雷达装在飞机或卫星等飞行体上,由于雷达相对于地面的运动,使得地面横向不同的目标有着不同的多普勒频率。将回波信号经相参混频后,就得到雷达运动过程中相参脉冲回波信号的不同的多普勒变化历程,经过适当的数字信号处理就能获得高的横向分辨力,再加上在距离维采用大时宽带宽的信号,可以获得高的距离分辨力。通过这样的处理,可以获得观测区域清晰的地形图形。第一部合成孔径雷达是由密歇根大学的雷达和光学实验室于年研制出来,科研人员利用这部合成孔径雷达得到了清晰的地面场景图像硕士论文多频段合成雷达成像技术
逆合成孔径雷达和合成孔径雷达都是上世纪中期提出来的,但是的发展相对比较慢,直到上世界后期才得到飞机目标的二维图像。一方面是因为二维成像算法比较复杂,要利用对运动目标进行二维成像,必须要知道目标的运动参数,比如速度,加速度,方位等信息,对于非合作军事目标,敌方的运动参数都很难获取,成像参数几乎都要从回波信号中获取,所以,对于运动目标参数的估计不准确将导致补偿难度的增加,从而影响成像的质量;另一方面,雷达系统需要发射带宽很宽的信号,一般需要5牵缙诓⒉荒芎苋菀椎氐玫秸庋目砥敌藕牛嗣窍氲搅说频步进信号,发射一连串频率步进的相参脉冲信号,存储所有的回波信号,再对回波信号进行合成处理,形成一个宽频带信号。但是由于是在不同时刻发射不同频率信号的,回波相位的变化复杂,相位补偿变得更困难。逆合成孔径雷达是静止的雷达对运动的目标进行距离维和方位维的二维高分辨率雷达成像。逆合