THz频段SAR成像及微多普勒目标检测与分离技术研究

THz频段SAR成像及微多普勒目标检测与分离技术研究

论文摘要

太赫兹(THz)波是频率在0.1—10THz(100—10000GHz)范围内的电磁波。与微波段相比,THz频段的SAR成像具有获得极高分辨力的潜力,而且具有全天候、全天时的特点;与光学相比,THz频段SAR成像又具有一定的穿透能力。在动目标检测与识别方面,由于THz频段运动目标的多普勒效应更为敏感,更利于低速及微动目标检测与识别;故THz频段在超高分辨成像及微多普勒目标探测与识别方面是一个前沿性、先进性强的研究领域,具有极大的研究意义,有关这方面的研究未见公开报道,本文是在这样的背景下对THz频段SAR成像及微多普勒目标探测与识别技术展开了研究,主要的工作和创新有:1、THz频段和X频段成像处理的分析比较。基于RD算法,研究了THz频段成像处理过程。与X频段相比,THz频段不需要距离徙动校正,减少了算法的复杂度。2、研究了误差对THz频段SAR成像的影响。重点研究了载频相对误差、平台的周期性运动误差、姿态变化和高频振动对THz频段成像的影响。与X频段相比,只有平台高频振动对成像的影响较大,平台高频振动是THz频段SAR成像的关键问题。3、针对THz频段高频振动的影响,提出了一种平台高频振动的补偿方法。建立了平台高频振动SAR回波模型,基于该模型,将DCFT与线性调频基分解算法相结合,提出了一种平台高频振动参数的估计方法。仿真结果表明,该算法能有效地补偿高频振动对成像的影响,解决了THz频段SAR成像的关键问题。4、研究了THz频段微多普勒慢速及微动目标检测方法。采用频谱和时频分析的方法来检测慢速和微动目标。仿真验证了方法的有效性。与X频段相比,THz频段具有更丰富的微多普勒信息。5、研究了THz频段微多普勒慢速及微动目标识别方法。研究了独立成分分析(ICA),将ICA应用到THz雷达微多普勒目标识别中。仿真结果表明,该方法能对各目标的特征参数进行高精度的估计。本文对进一步研究超高分辨成像与微动目标识别提供了一定的参考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 国内外的研究现状
  • 1.3 论文结构及内容安排
  • 第二章 合成孔径雷达原理
  • 2.1 SAR基本原理
  • 2.2 成像算法
  • 2.2.1 距离压缩
  • 2.2.2 距离徙动校正
  • 2.2.3 方位压缩
  • 2.3 小结
  • 第三章 THz频段SAR成像误差分析
  • 3.1 RD算法分析比较
  • 3.2 载频相对误差对成像的影响
  • 3.3 周期性运动误差对成像的影响
  • 3.3.1 航线方向运动误差的影响
  • 3.3.2 俯仰方向运动误差的影响
  • 3.3.3 偏航方向运动误差的影响
  • 3.4 姿态变化对成像的影响
  • 3.4.1 偏航角的影响
  • 3.4.2 滚转角的影响
  • 3.5 高频振动对成像的影响
  • 3.6 THz频段SAR成像误差仿真分析
  • 3.6.1 RD算法仿真比较
  • 3.6.2 载频相对误差对成像的影响
  • 3.6.3 周期性运动误差对成像的影响
  • 3.6.4 姿态变化对成像的影响
  • 3.6.5 高频振动对成像的影响
  • 3.7 小结
  • 第四章 平台高频振动的补偿方法研究
  • 4.1 SAR回波振动模型
  • 4.2 平台高频振动的参数估计算法
  • 4.2.1 基于最小熵的DCFT
  • 4.2.2 补偿算法分析
  • 4.2.3 算法流程
  • 4.3 仿真分析
  • 4.4 小结
  • 第五章 THz雷达微多普勒目标检测与识别
  • 5.1 引言
  • 5.2 微多普勒的数学原理
  • 5.2.1 微多普勒的定义
  • 5.2.2 点目标的微多普勒
  • 5.3 THz雷达微多普勒目标检测
  • 5.3.1 短时傅立叶变换
  • 5.3.2 仿真分析
  • 5.4 基于独立成分分析的THz雷达微多普勒目标识别
  • 5.4.1 独立成分分析
  • 5.4.2 ICA在THz雷达微多普勒目标识别中的应用
  • 5.4.3 仿真分析
  • 5.5 小结
  • 第六章 结束语
  • 6.1 本文的研究成果
  • 6.2 下一步的研究工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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