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层析SAR三维成像算法研究

层析SAR三维成像算法研究

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作者：龙泓琳电子科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(SAR)三维成像技术既继承了传统SAR系统所具备的全天时,全天候,高分辨率成像等优点,又避免了二维成像中将三维场景空间经过圆柱坐标转换投影到二维空间后产生的模糊问题,其能将目标的高度向与距离向完全分离,实现目标区域... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)三维成像技术既继承了传统SAR系统所具备的全天时,全天候,高分辨率成像等优点,又避免了二维成像中将三维场景空间经过圆柱坐标转换投影到二维空间后产生的模糊问题,其能将目标的高度向与距离向完全分离,实现目标区域的三维分辨力成像。随着SAR成像技术的不断成熟及其应用领域的不断拓展,三维成像技术已日渐成为SAR成像技术发展的重要方向。本文所提出的基于层析理论的三维SAR成像技术是利用不同轨迹高度上获得的二维SAR图像序列在二维成像平面的法线方向上的聚焦实现高分辨率的三维成像技术。与传统的InSAR测高技术存在模糊与叠掩等问题不同,层析SAR成像能够真正意义上实现三维成像,且不需要复杂的飞行轨迹控制,在雷达成像领域具有很高的研究价值。然而目前的SAR层析三维成像技术在理论研究、算法实现等方面还初步发展阶段,存在很多不足,因此本文将围绕SAR层析三维成像技术,对其实现机理与成像处理中的关键技术展开深入研究。本文将首先以医学中的CT技术为例介绍层析成像理论,然后通过建立平面波的反向传播模型对二维SAR信号模型及成像原理进行分析,从而讨论层析理论在三维SAR成像处理中的应用,提出类似SAR方位向上的合成孔径,使雷达在距离向与方位向的法线方向上构建合成孔径以获取目标高度维分布信息,根据雷达接收的三维信号模型推导出基于层析理论的三维SAR成像原理,并具体讨论其中研究图像配准算法与高度维聚焦算法实现这两大关键技术,再针对常规基于傅里叶变换的聚焦算法实现效果不理想的情况,提出采用基于现代谱估计的成像算法,并通过实验仿真验证三维SAR层析成像效率的提高。最后,通过对雷达系统各参数间制约关系的分析,提出具体的地基层析SAR成像实验验证系统。

关键词：合成孔径雷达层析三维成像谱估计

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