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《国防科学技术大学》 2009年
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分布式星载InSAR与SAR-GMTI信号处理研究

蔡斌  
【摘要】: 分布式星载合成孔径雷达(SAR)是将卫星编队和星载SAR技术有机结合的新体制航天雷达系统。它通过多颗卫星编队飞行、协同工作,可实现干涉测高(InSAR)功能,使得快速、大范围地获取高精度DEM数据成为可能;可实现地面运动目标指示(GMTI)功能,为地表大面积监视、侦察和目标跟踪、定位提供了可能。该类系统具有重要的军事和民用价值,是目前国内外研究的热点。 在提高性能的同时,分布式星载SAR在系统理论和技术上也存在诸多难点,面临许多挑战,需要新的系统设计理论及信号处理技术予以支撑。本文瞄准分布式星载InSAR和SAR-GMTI信号处理这一前沿课题,对分布式星载InSAR单/多基线信号处理方法和分布式星载SAR-GMTI单/多基线信号处理方法展开研究。论文各章节的研究内容安排如下: 第二章研究了分布式星载InSAR单基线信号处理方法。首先,针对在复杂地形区域,星间长基线会导致干涉相位条纹密集、随机噪声增强的问题,提出了一种自适应多分辨率干涉相位滤波方法。该方法能有效地适应干涉相位二维空变特性,兼顾了抑制相位噪声和保持条纹细节间良好的综合性能,为获取高质量的DEM打下了基础。其次,提出了一种单基线InSAR叠掩和阴影区域检测方法。从叠掩和阴影区域的几何模型与信号模型出发,分析了叠掩、阴影和正常InSAR区域干涉信号相关矩阵的特点,提出了基于信息论的叠掩和阴影区域检测方法,在InSAR干涉相位中将叠掩和阴影区域隔离出来,保证了后续处理步骤的有效性和可靠性。 第三章研究了分布式星载InSAR的多基线信号处理方法。以多星编队InSAR系统单航过为背景,研究了多基线条件下的叠掩、阴影和正常InSAR干涉区域的检测方法,以及叠掩区域的叠加信号个数估计、干涉相位估计和解缠方法。首先,采用基于信息论的干涉相位区域分类方法,将InSAR干涉区域分为叠掩、阴影和正常InSAR干涉区域,并估计出叠掩区域所包含的来自不同地面区域的信号个数。其次,研究了基于Root-MUSIC和RELAX的叠掩区域干涉相位估计与解缠方法,对叠掩区域中来自不同地面区域的信号分别进行相位估计和解缠。 第四章研究了分布式星载SAR-GMTI单基线信号处理方法。首先,以双星单相位中心SAR-GMTI系统为背景,基于杂波和动目标的信号模型及统计分布模型,考虑杂波和加性噪声、通道幅度/相位不一致性误差、频率同步误差等影响因素,分析了SAR-ATI和SAR-DPCA技术的运动目标检测性能。其次,针对SAR-ATI技术的恒虚警检测问题,以“杂波”和“杂波+动目标”的幅相二维联合分布为基础,证实了选取幅度作为一维检测子的可行性,研究了相位单边、幅度单边和幅-相二级恒虚警检测方法;提出了基于条件分布的幅度-相位二级恒虚警检测方法和幅度-相位二维联合的恒虚警检测方法,并以基于NP准则的似然比检测方法的性能为上限,对以上恒虚警检测方法性能进行了分析和对比。最后,针对分布式星载单基线SAR-GMTI系统存在的混合基线问题,在地面场景为平地情况下,提出了修正的SAR-DPCA和SAR-ATI方法;在地面场景为起伏山区情况下,提出了一种自适应SAR-DPCA杂波抑制方法,取得了令人满意的结果。 第五章提出了稳健的多基线SAR-GMTI自适应杂波抑制、运动目标检测、测速和重定位方法。首先,分析了分布式星载SAR-GMTI多基线信号处理中,杂波图像间去相关和运动目标导向矢量失配这两种重要的误差源,采用了对角加载技术和基于地面道路先验信息的动目标导向矢量估计技术,有效地抑制了这两类误差。其次,提出了基于地面道路先验信息的二元假设和多元假设恒虚警检测方法。再次,提出了一种基于地面道路先验信息的动目标测速和重定位方法,提高了估计精度,降低了运算量。 第六章总结了全文主要工作、创新点及有待深入研究的问题。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN958

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 任云;邹焕新;秦先祥;计科峰;;一种InSAR叠掩与阴影区域的检测方法[J];中南大学学报(自然科学版);2013年S2期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 何志华;分布式卫星SAR半实物仿真关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 王青松;星载干涉合成孔径雷达高效高精度处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 邹博;多发多收雷达GMTI研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张怀伟;分布式卫星SAR-GMTI系统性能分析与仿真技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 索志勇;李真芳;保铮;吴建新;;混合基线InSAR构形下的SAR-GMTI方法研究[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年08期
2 郑磊;苏彦;郑永春;李春来;赵攀;;地基雷达技术及其在太阳系天体探测中的应用[J];天文学进展;2009年04期
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7 王彤;保铮;;提高沿航向干涉法性能的最小二乘图像对补偿方法[J];自然科学进展;2008年12期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 穆冬;干涉合成孔径雷达成像技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
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3 曾斌;分布式卫星SAR慢动目标检测及关键技术研究[D];电子科技大学;2006年
4 杨凤凤;星载雷达GMTI系统与信号处理研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 孙造宇;星载分布式InSAR信号仿真与处理研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 高贵;SAR图像目标ROI自动获取技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 吴洪;非均匀杂波环境下相控阵机载雷达STAP技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 行坤;合成孔径雷达动目标检测与定位方法研究[D];西安电子科技大学;2006年
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3 秦放;分布式卫星系统动目标检测及混合基线相位分离方法研究[D];电子科技大学;2007年
4 黄波;主星带伴随小卫星SAR系统ATI慢动目标测速精度研究[D];电子科技大学;2007年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 周宁;郭娜;;基于奇异值分解的ISM算法[J];新乡学院学报(自然科学版);2009年06期
3 王卫威;王正明;袁震宇;李明山;;基于l_k范数正则化的SAR复图像快速自适应去噪方法[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年07期
4 索志勇;李真芳;保铮;吴建新;;混合基线InSAR构形下的SAR-GMTI方法研究[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年08期
5 梁军利;刘丁;张军英;;基于平行因子分析的频率、二维到达角和极化参数联合估计[J];中国科学:信息科学;2010年01期
6 关键;黄勇;何友;;基于自适应脉冲压缩-Capon滤波器的MIMO阵列雷达CFAR检测器[J];中国科学:信息科学;2011年10期
7 董志荣;论信息融合[J];情报指挥控制系统与仿真技术;2001年07期
8 董志荣;再论信息融合[J];情报指挥控制系统与仿真技术;2002年11期
9 张晓刚 ,刘进忙 ,刘昌云;分布式C~3I系统信息融合技术研究[J];情报指挥控制系统与仿真技术;2002年11期
10 赵杰,崔智社,徐明进,任宏滨;信息融合的实质及其核心技术[J];情报指挥控制系统与仿真技术;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵鸿燕;王君玉;;城市高分辨率影像建筑物阴影研究[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
2 曾宪伟;方洋旺;伍友利;王洪强;刘加丛;;一种新的最优制导律[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 马小平;汪永东;樊阳;;模糊证据理论的深入研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 胡玉兰;范晓静;;基于D-S证据理论改进方法的目标识别[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 张佑春;王平;张公永;;基于D-S证据理论和神经网络的信息融合方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 朱茵;王军利;;交通管理综合信息融合模型研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 李军;蔡润泽;吴越;;基于复倒谱的水声信道均衡[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
9 林亭;曾新吾;孙海洋;;欠空间采样率下相位在DOA估计中的应用[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
10 周芳;;基于融合的混合模式SAR成像技术[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 张驰;基于BICM调制的MIMO-OFDM系统的高效编译码技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 梅继丹;水声声图测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 于蕾;OFDM系统的信道估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 年军艳;普适计算下的上下文感知计算若干关键技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
4 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 张海社;智能天线算法的研究[D];山东科技大学;2010年
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7 张宗营;SAR影像配准方法研究[D];山东科技大学;2010年
8 张西雅;基于信息融合的汽车防追尾避撞目标识别研究[D];郑州大学;2010年
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10 裴银肖;贝叶斯博弈信息融合模型及算法的研究和应用[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 熊涛;陈亦伦;杨健;张卫杰;彭应宁;;基于变相位技术的相位解缠方法[J];中国科学:信息科学;2010年03期
2 袁孝康;星载合成孔径雷达的目标定位方法[J];上海航天;1997年06期
3 李善姬;王晓丹;;利用遗传算法优化设计FIR数字滤波器[J];计算机工程与设计;2007年11期
4 周良将;梁兴东;丁赤飚;;频率源相位噪声对双站SAR性能影响分析[J];微计算机应用;2009年12期
5 俞建国;张钦宇;刘梅;;幂率谱噪声的离散仿真生成[J];现代电子技术;2008年21期
6 张良,保铮,廖桂生;基于空时自适应处理的恒虚警检测算法研究[J];西安电子科技大学学报;2000年03期
7 宁蔚,廖桂生;双星多工作频率下的地面慢速目标检测方法[J];西安电子科技大学学报;2004年02期
8 杨文军;徐泳;王峰;向勇奇;;宽带雷达系统失真补偿信号的提取方法[J];现代雷达;2006年05期
9 何东元;辛培泉;费君;徐辉;;利用目标模拟器评估SAR性能的方法[J];现代雷达;2007年08期
10 张绪锦;朱兆达;张卫华;龚晓凌;;SAR回波模拟半实物仿真平台的构建[J];现代雷达;2007年09期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;干涉合成孔径雷达信号处理的研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
2 穆冬;干涉合成孔径雷达成像技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
3 李新武;极化干涉SAR信息提取方法及其应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
4 张红;D-InSAR与POLinSAR的方法及应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
5 郭春生;InSAR成像算法研究[D];南京航空航天大学;2002年
6 毛建旭;合成孔径雷达干涉(INSAR)三维成像处理技术研究[D];湖南大学;2002年
7 郑明洁;合成孔径雷达动目标检测和成像研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
8 陶鹍;干涉合成孔径雷达数据处理及仿真研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
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10 胡小川;机载相控阵雷达模拟器系统设计与实现研究[D];电子科技大学;2003年
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1 孟智勇;分布式卫星InSAR系统性能分析与仿真技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 陈镜;多通道SAR回波信号模拟器幅相误差校正研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 行坤;合成孔径雷达动目标检测与定位方法研究[D];西安电子科技大学;2006年
4 苟娟;机载SAR回波信号模拟器研究[D];电子科技大学;2006年
5 阮锋;机载雷达环境仿真与动目标检测[D];西安电子科技大学;2006年
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7 成芳;正交波形MIMO雷达中信号处理与仿真实验研究[D];电子科技大学;2008年
8 王海华;基于GPU的合成孔径雷达回波仿真技术研究[D];电子科技大学;2009年
9 刘子龙;星载InSAR信号处理方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
10 赵志勇;SAR回波模拟器设计与实现[D];国防科学技术大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 韦倩;SAR/InSAR高精度快速定位方法研究[D];西安电子科技大学;2013年
2 郑侃;分布式星载SAR回波模拟器设计与实现[D];电子科技大学;2013年
3 付涛;InSAR高保相成像及关键技术研究[D];电子科技大学;2013年
4 刘法龙;面向图像融合应用的红外/SAR图像仿真、采集、传输技术研究[D];杭州电子科技大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄勇,彭应宁,王秀坛,王希勤,徐俊毅;杂波谱中心Doppler频率和谱宽的快速估计算法[J];清华大学学报(自然科学版);2001年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 靳国旺;杜丽敏;徐青;兰朝桢;;INSAR干涉图的滤波处理[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张良;机载相控阵雷达降维STAP研究[D];西安电子科技大学;1999年
2 王磊;干涉合成孔径雷达信号处理的研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
3 穆冬;干涉合成孔径雷达成像技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
4 郭春生;InSAR成像算法研究[D];南京航空航天大学;2002年
5 郑明洁;合成孔径雷达动目标检测和成像研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
6 张翠;高分辨率SAR图像自动目标识别方法研究[D];国防科学技术大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 曾斌;分布式卫星系统中InSAR成像精度及测速精度研究[D];电子科技大学;2002年
2 谢建志;分布式卫星SAR系统AT-InSAR模式测速精度研究[D];电子科技大学;2003年
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