典型背景目标sar图像仿真

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1、中图分类号：TN873论文编号：102870416-8086学科分类号：081002硕士学位论文典型背景目标SAR图像仿真研究生姓名韦小杰学科、专业信号与信息处理研究方向信号获取与处理指导教师夏伟杰副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一五年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringSARImageSimulationontypicalBackgroundsandTargetsAThesisinSig

2、nalandInformationProcessingbyWeiXiaojieAdvisedbyAssociateProf.XiaWeiJieSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)以其高分辨率和全天时、全天候等优点在军事和民用方面应用广泛，成为雷达领域二战以来最突出的进展之一。目标识别是SAR图像在军事领域重要应用之一，而研究目标识别需要收集大量不同角度下目标SAR图像，通过SAR图像仿真获得不同入射角下目标SAR图像，能够反映目标基本信息，且获取时间快、处理简单，是目标识别的基础。本文主要开发了一套基于射线

4、跟踪法的SAR图像仿真软件，对典型背景目标进行SAR图像仿真，并评估了该仿真SAR图像精确性，主要工作如下：(1)研究了高频电磁散射计算理论，开发了一套基于射线跟踪法(ShootingandBouncingRays,SBR)的SAR图像仿真软件，并仿真得到典型背景目标SAR图像。该SAR图像仿真软件输入信号为目标场景三维模型，输出为仿真SAR图像。该软件采用物理光学法(PhysicalOptics,PO)和几何光学法(GeometricalOptics,GO)混合的方法来求解目标散射场，能够有效计算多次散射；同时结合等效电磁流法，能够有效计算棱边散射场，具有较高的精确性。(2)提出了一

5、种基于射线跟踪的斑点噪声仿真方法，并推导出粗糙面表面参数和其SAR图像斑点噪声之间的关系式。本文根据目标粗糙表面参数，通过蒙特卡洛(MonteCarlo)法仿真目标粗糙表面，将其高度采样作为随机位移添加到射线跟踪时入射射线与目标表面相交处，来模拟目标粗糙表面，采样间隔为射线管间隔，再通过高频电磁散射计算，即可得到具有斑点噪声的仿真SAR图像。该斑点噪声仿真方法揭示了SAR图像中斑点噪声产生的根本原因，具有很高的精确性。(3)研究了建筑物反演理论，并根据该理论将仿真SAR图像反演得到三维模型。通过反演得到的三维模型与SAR图像仿真所用建筑物三维模型相比较，评估本文开发的SAR图像仿真软件

6、精确性。这种评估方法能够排除建模精度带来的误差，仅考虑该SAR图像仿真软件的精确性。(4)选取一些典型军事目标如坦克与粗糙面、港口与海面、机场与跑道、航母与海面等仿真SAR图像进行分析。对于坦克与粗糙面，本文将其与MSTAR数据库中相同入射角下真实坦克SAR图像进行比较，定性和定量分析了该仿真SAR图像精确性，得到了较好的结果。对于港口与海面、机场与跑道、航母与海面仿真SAR图像，由于很难找到相同场景下真实SAR图像，本文仅对其进行定性分析，重点考查该仿真SAR图像是否具有目标识别所需特征。评估结果表明，本文仿真SAR图像均能很好的反映目标结构特征，能够作为SAR图像目标识别数据库。关

7、键词：射线跟踪法，物理光学法，几何光学法，等效电磁流法，蒙特卡洛法，建筑物反演i南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTAsoneofthemostoutstandinginventionsinthefieldofradars,SyntheticApertureRadar(SAR)iswidelyusedinmilitaryandcivilfieldbecauseoftheadvantageofworkingalltimeandallwea