基于跨频段信号融合处理的高分辨率SAR成像方法

admin · 发表于 2022-9-23 16:16:58

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雅宝题库解析：
合成孔径雷达（SAR）的距离分辨率取决于发射信号的带宽，带宽越大，距离分辨率越高。因此，距离分辨率提高，需要增加发射信号的带宽。但是，这也增加了雷达发射接收系统的复杂性和研制成本，甚至导致系统无法实现。为了克服传统方法的局限性，在单雷达观测基础上，产生了各种超分辨率算法。带宽外推算法就是其中的一种。由于单个雷达频段包含的目标散射信息是有限的，其分辨力改善能力受到限制。跨频段信号融合能够针对多个频段的观测数据，建立合适的信号模型，在频域进行内插和外推，增加合成信号的有效带宽，从而显著地提高了分辨率。本论文将高分辨率SAR成像作为主要的研究题目，主要工作如下：首先，本论文研究了基于带宽外推算法的高分辨率SAR成像方法。针对单个频段的目标回波信号，经过压缩处理后，在频域建立AR模型，通过线性预测进行外推，增加信号的有效带宽。选择合适的线性误差预测滤波器长度至关重要。本论文提出了两种定量描述预测误差和滤波器长度之间关系的性能估计公式，并通过仿真比较了两种公式的优劣。确定了滤波器长度之后，针对线性调频信号，仿真了带宽外推的过程，验证了带宽外推算法的有效性。另外对极化带宽外推的过程以及极化线性预测系数的计算，做了简要介绍，并给出初步仿真结果。其次，本论文研究了基于跨频段信号融合处理的高分辨率SAR成像方法。通过分析目标回波信号经过脉压后的特点，展现了多个频段信号融合的可能性。针对不同频段信号间存在的相位差，利用root-MUSIC算法和最小二乘算法，对各个频段信号分别建模，将其外推，得到重叠频段的数据，估计相位差，进行相位补偿。相干处理后，对各个频段信号统一建模，进行内插和外推，得到等效带宽增大的合成信号。理论分析和仿真结果表明，跨频段信号融合能够利用多个频段的信息，增加信号的有效带宽，显著提高分辨率。另外，本论文在上述研究的基础上，结合当前热门的压缩感知题目，提出了一种针对空域稀疏SAR图像的频域压缩感知方法。通过分析SAR图像具有稀疏性的方向，将图像沿该方向做傅立叶变换，建立频域信号模型，利用一定的算法计算模型参数。建立合适的观测向量，基于频域信号模型，重构频域信号，得到频域图像。将图像沿该方向做逆傅立叶变换，得到重构图像。仿真结果表明，该方法能够有效地重构图像，并且能显著地降低数据率，比传统压缩感知方法更具优越性。

基于跨频段信号融合处理的高分辨率SAR成像方法

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