方位多通道合成孔径雷达信号处理研究

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1、中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文方位多通道合成孔径雷达信号处理研究2013年6月IIlllllllllllllllllllIlY2382383ResearchesofAzimuthMulti··channelSARSignalProcessingByZhuZhenqianADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentofthere

2、quirementForthedegreeofMasterofCommunicationandInformationSystemInstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciencesJune，2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作

3、的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：诛繇曰期：复剧弓-‘，易关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：琼专嘞日期：功

4、序·‘t易聊签名：胀软喻．2_7f“6摘要合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)作为一种主动式的对地观测系统，具有全天时、全天候、高分辨率的特点，在地理、气象、遥感、军事等领域获得了广泛应用。在传统合成孔径雷达研究中，提高方位向分辨率和增加测绘带宽度之间存在不可回避的矛盾。高分辨率宽测绘带合成孔径雷达可以通过方位多通道的方式来实现，即通过一个天线发射，在方位向多个天线接收，每个天线形成不同的相位中心，同时带来了方位向信号的非均匀采样，然后通过频谱合成算法合成各个通道的信号。目前主要有

5、以下几种方位向非均匀采样信号重建算法：频域重建法，滤波器组算法，空域DBF算法。本文主要围绕频域重建算法在多通道SAR中的应用展开研究。本文推导了非均匀采样信号的频域重建快速算法，解决频域重建算法在多通道SAR数据处理中的效率问题。推导了转移矩阵，通过该矩阵能合成各个采样通道的频谱。该方法基于频域的傅里叶变换，理论上能完全重建非均匀采样的带限信号。与滤波器组算法相比，在求解恢复矩阵的过程中减少了求逆的次数和计算复杂度，而且能通过集中计算资源得到高精度的结果。本文详细推导了带外信号经过频域重建法后的结果。对原始信号

6、的非均匀采样等效于对等效频谱所对应的信号的均匀采样。构建了一个转移矩阵，建立了带外信号频谱和带外信号经过频域重建法后的频谱之间的关系，该转移矩阵不是直接关于频率的函数。仿真结果证明了该计算的可靠性，同时说明等效频谱是精确的。通过等效频谱可以计算系统的方位模糊比，同时分析计算了重建前假目标的位置和幅度大小以及重建后带外假目标的位置和幅度。最后，分析了通道偏差对重建后的影响，总体偏差可以看成是对于单一偏差通道的以补零方式上采样后的信号的叠加，其位置和大小可以通过等效频谱来分析。本文提出了一种基于压缩感知的多通道SAR

7、信号处理方法。推导了与非均匀采样的线性调频信号正交的变换域。该方法基于频域重建算法，由于经非均匀采样后的带限信号能完全重建，文中所提出的多通道压缩感知算法能与单通道压缩感知理论进行类比与转化。该算法理论上可以将多通道SAR的压缩感知算法等效于单通道SAR的压缩感知算法，其处理过程相当于改变信号投影的变换域。关键词：多通道SAR，非均匀采样，频域重建法，压缩感知方位多通道合成孔径雷达信号处理研究AbstractSyntheticapertureradar(SAR)asanactiveEarthobservation

8、system，withall—day,all—weather,high—resolutionSAIlimage．Ithasbeenwidelyusedingeography,meteorology,remotesensing，militaryandotherfields．IntraditionalSARsystem，itisanunavoidableconflictbet