万锋[1]2003年在《星载合成孔径雷达分布目标原始数据模拟》文中研究指明星载合成孔径雷达(SAR)因为它的众多的优点越来越成为研究的热点。作为星载合成孔径雷达的一项关键技术，星载合成孔径雷达模拟技术，亟待发展完善。而星载SAR分布目标原始数据模拟可以模拟生成自然地面场景的雷达回波，用于新的星载SAR系统的检验。因此，对此进行深入研究是十分必要的。 本文对星载SAR分布目标原始数据模拟进行了深入而细致的研究，其主要内容可归结到以下几点： 1．本文给出了一种星载SAR分布目标原始数据的时域模拟方法。基于小平面单元模型，本文成功的模拟了满足随机分布特性的分布目标原始数据。文中给出了具体的星载SAR分布目标原始数据模拟算法，最后分析了模拟得到的星载SAR分布目标原始数据的特征。 2．为了模拟得到精确的星载SAR原始数据，本文在计算各时刻星载SAR平台与目标的距离时，采用了精确的数学模型：其中星载SAR平台运动轨迹采用椭圆轨道模型，地球采用椭球体模型。在对模拟得到的原始数据进行成像压缩过程中，本文提出了一种由实际距离拟合生成方位向参考函数的方法，成功的提高方位向压缩效果。 3．基于Kirchhoff近似理论和Franceschetti的地面场景仿真模型，本文实现了根据小平面单元与SAR之间的几何关系计算小平面单元后向散射系数的算法。在用Kirchhoff远场近似方程计算后向散射系数时，本文给出了计算该公式第二部分的方法。 4．本文在星载SAR分布目标原始数据模拟方法基础上，提出了一种星载合成孔径雷达分布目标回波模拟源的实现方法。该模拟源由软件、硬件平台两个模块组成。软件模块的功能是生成星载SAR分布目标原始数据，而硬件模块的功能是实时的把离散的原始数据转换成模拟的射频输出信号。相信本文的星载SAR分布目标原始数据模拟研究工作对星载SAR的应用和系统研究具有一定的参考和应用价值。
于艳丽[2]2004年在《星载合成孔径雷达分布目标回波原始数据的频域模拟》文中进行了进一步梳理星载合成孔径雷达(SAR)模拟技术是关于SAR信号、SAR回波和SAR系统各部分性能的全面模拟，在SAR的研究与发展中具有重要的作用。SAR原始回波数据的模拟是SAR模拟中的重要内容。 本文对星载SAR原始回波数据进行了深入的研究，探求了一种较为快速的基于频域的分布目标原始回波数据的模拟方法。其主要内容如下： 1．在回顾星载SAR的基本理论基础上给出了求解回波信号时必须建立的地球和轨道模型。在传统的星载SAR问题的研究中，地球采用球模型，轨道采用圆轨道模型，这给星载SAR问题的计算带来了一定的误差。本文给出了更为准确的地球模型、坐标系和轨道模型。 2．讨论了星载SAR回波信号生成算法。本文提出了一种时域的模拟方法来模拟点目标和点阵目标，该方法能够精确的生成SAR回波信号。算法的关键之处是目标与雷达之间距离的计算，文中给出了椭圆轨道下精确的斜距计算方法。但该方法的主要的缺点是计算量过大，不适合产生分布目标的回波信号。因此本文又给出了一种基于频域的回波信号生成算法，该算法能够在满足一定条件下利用二维FFT运算快速产生分布目标的回波信号，具有较高的计算效率。 3．给出并分析了模拟实验结果。文中针对理想点目标进行了模拟，并对距离徙动现象进行了校正，经过距离向和方位向的压缩后获得了满意的点目标的图像，本文用同样的方法模拟了点阵目标。文章的最后给出了一个人造叁维几何体的模拟图像，并对阴影效果进行了模拟，经过分析该阴影与实际情况相符。另外我们还对所得图像进行灰度直方图统计，分析表明得到的实验结果与理论结果一致。
周伯阳[3]2005年在《SAR极化面目标原始数据模拟研究》文中研究说明合成孔径雷达(SAR)是一种成像雷达,由于其不受地域、时间、气候等多种因素的影响,在微波遥感领域占有极为重要的地位。合成孔径雷达在设计研发阶段需要进行大量的试验,而定标飞行要耗费掉大量的人力物力。SAR回波信号模拟源技术的提出大大降低了定标试验的难度。本文的主要内容如下: 1.本文提出了一种高效地面目标回波模拟的方法。 目前的模拟方法主要是时域模拟法和频域模拟法。在时域模拟法中,运算量巨大并且效率低下。而频域模拟法运算比较复杂。本文提出的这种模拟方法是建立在一定的近似基础上,将地面目标矩阵化,然后对其进行运算,得到地面目标的回波数据。这种方法可以利用快速傅立叶变换的方法对矩阵卷积进行快速计算,以达到快速模拟的目的。这种方法,把飞行参数与地面参数的模拟进行分离,有利于实时计算。 2.研究了极化信息的加载与处理。 目标的极化特性是一种局部行为。本文的模拟方法是建立在虚拟极化适配器的概念之上的一种方法。不同的极化信号可以分解成任意两个正交的单极化信号。在实际测量中,信号源和干扰源的极化方式通常是不确定的。那么天线最优极化的获取就成为一个双自由度搜索问题,这给工程实现带来了较大的困难。比较常用的是一种基于极化轨道约束的变极化方法,将双自由度搜索问题变成单自由度搜索问题。降低了对接收终端信号处理单元的要求。本文对以上的理论进行了一定的探讨。 3.多极化面目标模拟源硬件实现的研究 在对多极化面目表回波模拟源进行了一系列的研究以后,本文对于其硬件的实现提出了一些构想。这些构想主要基于经费与技术难度考虑。具有一定的实现性。
郭丁[4]2006年在《星载合成孔径雷达目标信号模拟技术的初步研究》文中认为星载合成孔径雷达(SAR- Synthetic Aperture Radar)能全天候、全天时地提供高分辨率的雷达图像,已经广泛应用于军事及国民经济的许多领域,如军事侦察、环境监测、土地资源管理等方面。作为SAR的一项关键技术,SAR模拟技术亟待发展完善。而星载SAR原始数据模拟可以模拟生成多种不同目标的雷达回波,用于星载SAR系统的检验。因此,对其进行深入研究是十分必要的。本文对星载SAR原始回波数据模拟方法进行了研究,主要内容包括:1.基于小平面单元模型,给出了一种模拟满足随机分布特性的星载SAR目标原始数据的方法。文中给出了模拟算法,并分析了所得模拟数据的特征。2.基于星载SAR的基本理论,给出了一种进行星载SAR回波信号模拟的椭圆地球模型和椭圆轨道模型,它们优于传统的球地球模型和圆轨道模型。3.讨论了星载SAR回波信号生成算法。首先给出了一种时域算法模拟来精确模拟目标SAR回波信号,该算法关于椭圆轨道下目标与雷达之间斜距的精确计算存在计算量过大的不足,不适合产生分布目标的回波信号。因此,又给出了一种频域回波信号生成算法,该方法能够在满足一定条件下利用二维FFT算法快速产生分布目标的回波信号,具有较高的计算效率。4.基于Kirchhoff近似理论和Franceschetti地面场景仿真模型,实现了一种根据小平面单元与SAR之间的几何关系计算小平面单元后向散射系数的算法。在利用Kirchhoff远场近似方程计算后向散射系数时,给出了计算该公式第二部分的方法。5.分析了模拟实验的结果。尤其针对理想点目标进行了模拟,经过距离向和方位向的压缩后获得了满意的点目标的图像。用同样的方法模拟了面目标。最后给出了一个人造叁维几何体的模拟图像,并对阴影效果进行了模拟,经过分析该阴影与实际情况相符。另外对所得图像进行了灰度直方图定量分析,表明得到的实验结果与理论结果一致。
岳海霞[5]2005年在《合成孔径雷达回波信号模拟研究》文中提出回波信号模拟是合成孔径雷达模拟技术的基础,它在合成孔径雷达系统和成像算法的研究中,具有十分重要的作用。模拟算法的优劣直接影响着模拟产生的回波信号的真实性,本论文对模拟算法进行了较为全面和深入的研究。 本论文侧重条带SAR、聚束SAR和多极化SAR的回波信号模拟研究,选择机载和星载两种轨道模型,涉及点目标、面目标、分布目标和真实场景4种目标模型,采用时域、频域和时频域模拟方法,推导出了相应的回波信号模拟公式。 论文的主要贡献和创新是: (1) 设计和研制了星载SAR点目标模拟信号源。在进行回波信号模拟中,卫星轨道采用椭圆轨道模型,目标模型采用椭球体模型,模拟环境更加接近真实情况。距离向实现了单个点目标数据模拟,方位向可以模拟单个点目标、多个点目标,从而能够产生单个点目标和多个点目标的回波信号。该模拟信号源已经投入实际应用当中,参与星载SAR系统的集成测试,用于衡量系统响应函数的空间特性(距离向和方位向的分辨率)和旁瓣特性(峰值旁瓣比和积分旁瓣比),同时用于系统BAQ压缩算法的评估和成像算法的研究。 (2) 提出了全极化星载SAR分布目标原始数据模拟方法。传统的极化数据模拟研究主要采用理想化的目标模型和简单的SAR成像几何关系,本文采用椭圆轨道模型和椭球体模型,使得目标模型和成像几何关系更加接近真实情况。将小平面理论和极化理论结合在一起,推导了全极化模拟计算公式,给出了全极化星载SAR分布目标原始数据模拟方法。 (3) 研究了原始数据的频域模拟方法,在此基础上,提出了真实场景原始数据模拟方法。该方法的提出,一方面解决了真实场景模拟的速度问题;另一方面通过真实场景模拟试验说明利用频域模拟方法实现真实场景模拟的正确性。真实场景模拟方法的提出,极大的提高了模拟速度,使得模拟研究跨入了一个新的阶段。 (4) 考虑时域模拟和频域模拟各自的特点,提出了复杂场景时频域模拟方法。将真实场景经频域模拟产生的原始数据与面目标或分布目标经时域模拟产生的原始数据在两维空间进行迭加,产生复杂场景的原始数据。复杂场景原始
吕辉[6]2005年在《星载合成孔径雷达原始回波数据模拟研究》文中提出星载合成孔径雷达是一种高分辨率的微波遥感设备,在遥感成像领域有着举足轻重的地位,它具有全天时、全天候、大面积成像的工作能力,并对地物有一定的穿透能力,这些特点使它在应用方面具有极端重要性,尤其在军事方面得到了日益广泛的应用,必须对空间军用对地观测进行对抗。本文主要研究星载SAR的原始回波数据模拟,为SAR电子对抗系统中的效能评估做部分前期工作,希望为星载SAR电子对抗做出有意义的探索和研究。主要研究和贡献有:1、为了模拟得到较精确的星载SAR原始数据,根据星载SAR与地面目标 的相对运动规律,舍弃了球地球和圆轨道模型,建立了较为精确的数 学模型和算法来求解在地球椭球模型和椭圆轨道模型下各个时刻星载 SAR到目标的距离,为星载SAR原始回波数据模拟提供了精确的几何 基础。2、本文对模拟得到的星载SAR点目标回波数据进行了详细的成像处理研 究,成像处理过程中进行了距离徙动校正,方位压缩时的方位向参考 函数的估计采用了一种距离拟合的方法,成像结果证明该方法估计得 到的参考函数(多普勒中心频率和多普勒调频率)还是比较准确的;并研 究了噪声对点目标回波及其成像的影响。3、本文采用距离时域脉冲相干法模拟得到了星载SAR分布目标回波数 据,并对得到的回波数据进行了粗略的成像处理;当电磁波后向散射 系数为幅度满足瑞利分布相位满足均匀分布时,初步研究了噪声对分 布目标回波信号的影响。
王新民[7]2007年在《合成孔径雷达原始回波模拟的研究》文中研究说明合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种安装在运动载体上的高分辨率微波成像雷达，它以脉冲压缩技术获得距离向高分辨率，以“合成孔径”原理获得方位向高分辨率。合成孔径雷达原始回波模拟技术是一种用模拟的方法来研究合成孔径雷达的技术，它在合成孔径雷达的研究和性能分析中，具有十分重要的作用：它能模拟出合成孔径雷达的回波，用于合成孔径雷达系统性能的检验；它还可以用于测试和评价合成孔径雷达成像处理模型的性能，即检验各种成像算法，并分析出建立在不同模型上的算法的有效性；在原始数据里加上系统误差能预测对成像处理的影响；另外由于合成孔径雷达回波的非线性，地面特征信息的准确提取非常困难，合成孔径雷达模拟技术可以通过建立模型来帮助解释这种复杂的回波机制。本文系统和深入地研究了SAR回波模拟中的相关内容，主要包括：大面积真实地面分布式场景的小面元Kirchhoff近似模拟方法，小区域复杂地物的时域有限差分(Finite Difference Time Domain，FDTD)方法的回波模拟，以上两种方法的联合仿真，视频和射频宽带噪声发生器的设计和实现。完成的主要工作和创新总结如下：1．首次提出了一种将小面元Kirchhoff近似方法和时域有限差分法结合进行合成孔径雷达回波仿真的方法。小面元Kirchhoff近似方法对大面积地形的起伏、遮挡、倒置关系下的散射系数的计算具有速度上的优势，而FDTD方法可以对重点的小面积区域进行精确的后向散射系数计算，后者不但能够像前者一样反映目标的面散射特性，更能够计算目标的体散射效应、多次散射效应和绕射效应，并能描述目标的精细结构。将时域有限差分方法和小面元Kirchhoff近似方法结合共同仿真了平台上的垂直金属板场景，证明了其可行性。2．将小面元Kirchhoff近似方法和基于布朗函数的分形插值算法相结合，对由稀疏高程模型描述的真实罗马地区分布场景进行了仿真模拟，仿真正确处理了复杂地物的遮挡关系、迎坡缩短等现象，最终图像中正确的反映了星辉效应、相干斑现象和各种极化方式、物体表面粗糙度对成像的影响。3．在FDTD方法的吸收边界设计中基于完全匹配层(Perfect Matched Layer，PML)是各向异性有耗介质的理论，提出一种新的PML构造方法。该方法统一考虑PML中场量的更新，无需特殊处理PML的交界区域。通过使用降维和映射表技术，有效地存储该各向异性PML中涉及的额外场量，降低了算法的空间和时间复杂度。叁维数值模拟结果表明，采用本文方法构造的八层PML性能优于传统的八层PML。4．提出和实现了一种数字式微波宽带白噪声发生器，这种微波噪声发生器结合了数字式和模拟式的优点，具有覆盖频段大、带宽宽、重复性好的优势。分析了其中数字基带噪声发生器实测带内幅度平坦度较差的系统设计缺陷，首次提出了一种反SINC平方函数FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器构建方法来补偿噪声在带内的幅度下降，实验证明有良好的效果。另外从理论和实验上论述了数字基带高斯白噪声发生方法中时域高斯统计特性和频域大带宽白色频谱是矛盾的，通过实验确定了既能够得到较好的带内平坦度又能保证良好的统计特性的输出带宽范围。
刘冰[8]2006年在《分布式小卫星雷达信号建模和分析》文中研究说明为充分利用分布式小卫星系统丰富的时、空、频资源,分布式小卫星雷达系统需要更复杂的信号处理方法,而要测试这些方法和系统的有效性就需要相应的原始回波数据。在没有实测数据的情况下,通过仿真产生所需的原始信号是一个重要手段。本文研究分布式小卫星回波信号模型模拟方法,为分布式小卫星雷达研究提供仿真数据,具有重要的军事应用前景。本文从合成孔径雷达原理入手,研究了单发多收体制下分布式小卫星回波信号的数学模型、仿真模型。首先,对分布式小卫星编队构形和飞行平台中的卫星轨道动力学、波束投影点、星下点等相关问题进行了详细讨论,考虑了摄动力对卫星运动轨迹的影响,并基于Kirchhoff近似理论和Franceschetti的地面场景仿真模型推导出了根据小平面单元与分布式SAR平台之间的几何关系计算小平面单元散射系数的计算公式,建立了不同基线情况下目标的散射模型,其中考虑了粗糙度、遮挡以及多次散射的影响,进一步,在以上研究的基础上,分别建立了主星和小卫星的回波信号仿真模型及流程；其次,利用凸凹二面角简化了城市构形,建立了一种简单的典型城市建筑的回波信号模型,其中考虑了遮挡及多次散射的影响,同时对场景中的特殊目标—运动目标的回波信号建立了数学模型,导出了方位向多普勒中心频率和调频率,分析了目标方位向速度和距离向速度对成像算法的影响；最后,在前面一系列工作的基础上,基于小平面散射模型提出并推导了一种适用于各种地形的分布式小卫星SAR回波信号的相关系数的仿真模型,为后续的动目标检测及测高等信号处理提供了参考。
赵青[9]2006年在《合成孔径雷达目标回波数据模拟方法研究》文中提出合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率的微波遥感设备,在遥感成像领域有着举足轻重的地位,它具有全天时、全天候、大面积成像的工作能力,并对地物有一定的穿透能力,这些特点使它在应用方面具有极端的重要性。随着SAR应用的日益广泛,许多诸如SAR系统设计、成像算法研究和评估、噪声和杂波抑制等场合对SAR原始回波数据有了更多的需要及更高的要求。本文主要研究了SAR原始回波数据模拟方法及成像问题,希望对SAR回波模拟方面的研究做出有意义的探索和贡献。文中从回顾SAR高分辨原理入手,介绍了距离时域脉冲相干法和二维频域快速傅氏变换法这两种回波信号生成算法的基本原理和计算步骤。对不同SAR目标模型如点目标、点阵目标和分布目标运用不同的回波信号生成算法生成了原始回波数据,并用RD算法对其分别进行了成像。在对图像质量进行评价的同时,分析了各种因素对成像结果的影响。最后从误差分析、时间估计、空间估计等方面对上述两种回波信号生成算法进行了深入量化的比较研究。对机载条带式SAR真实系统参数的仿真实验结果表明,本文对不同目标模型采用不同的算法生成SAR回波数据,成像后的指标均能达到图像质量基本要求,所采用的仿真方法有针对性,真实有效。对大数据量的分布目标模拟使用二维频域快速傅氏变换法能达到很高的计算效率,具有一定的应用价值。
周波[10]2007年在《SAR原始回波模拟相关技术研究》文中提出合成孔径雷达是一种新型的高分辨力雷达体制,具有全天候、全天时、远距离、高分辨力成像的工作能力,在军事和国民经济的许多领域有着重要的应用。在研制合成孔径雷达过程中,回波信号模拟器是不可缺少的设备。它可以灵活地产生雷达在各种工作状态下的回波信号,对SAR系统参数的优化、雷达的地面调试等都有重要意义,因此研制SAR回波模拟器具有及其重要的意义。本文对SAR原始回波模拟进行了较为全面的研究,本文完成的主要工作有:1.采用距离时域脉冲相干法(Range Time Domain Pulse Coherence),对SAR点目标(包括单点目标和多点目标)原始回波进行模拟,通过经典RD成像算法验证SAR系统一些参数,并且分析了加性高斯白噪声对成像算法的影响。2.采用小面单元模型以及Kirchhoff近似理论,计算随机起伏地面的后向散射系数,并且给出了基于距离时域脉冲相干法的分布目标SAR原始回波信号的模拟方法,然后通过仿真与美国佐治亚技术研究所研究的平均雷达散射截面的模型进行了分析比较。同时,根据建筑物垂直墙面较光滑的特点,对城市场景散射场引入多次散射贡献,进行了城市场景SAR回波模拟,得到了较好的模拟效果。3.设计了一种SAR回波模拟器的实现方案,该方案包括软件和硬件两个模块,软件模块根据系统要求产生SAR原始回波数据,硬件模块将产生的SAR原始数据实时的回放出来,以达到调试SAR信号处理机的目的。
参考文献：
[1]. 星载合成孔径雷达分布目标原始数据模拟[D]. 万锋. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2003
[2]. 星载合成孔径雷达分布目标回波原始数据的频域模拟[D]. 于艳丽. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2004
[3]. SAR极化面目标原始数据模拟研究[D]. 周伯阳. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2005
[4]. 星载合成孔径雷达目标信号模拟技术的初步研究[D]. 郭丁. 电子科技大学. 2006
[5]. 合成孔径雷达回波信号模拟研究[D]. 岳海霞. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2005
[6]. 星载合成孔径雷达原始回波数据模拟研究[D]. 吕辉. 电子科技大学. 2005
[7]. 合成孔径雷达原始回波模拟的研究[D]. 王新民. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2007
[8]. 分布式小卫星雷达信号建模和分析[D]. 刘冰. 西安电子科技大学. 2006
[9]. 合成孔径雷达目标回波数据模拟方法研究[D]. 赵青. 哈尔滨工业大学. 2006
[10]. SAR原始回波模拟相关技术研究[D]. 周波. 电子科技大学. 2007
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