【摘 要】
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合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)可以实现对待测目标或场景高分辨的成像与探测,且不受气候和光照条件的影响。回波仿真(Raw Data Simulation,RDS)作为SAR相关研究的基础,它对SAR系统的设计、成像算法的验证和雷达参数的优化都至关重要。常规SAR-RDS大多基于理想地形假设条件,但实际场景通常比较复杂,剧烈的地形起伏将导致发射信号受到阻挡而产
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合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)可以实现对待测目标或场景高分辨的成像与探测,且不受气候和光照条件的影响。回波仿真(Raw Data Simulation,RDS)作为SAR相关研究的基础,它对SAR系统的设计、成像算法的验证和雷达参数的优化都至关重要。常规SAR-RDS大多基于理想地形假设条件,但实际场景通常比较复杂,剧烈的地形起伏将导致发射信号受到阻挡而产生阴影现象,直接影响SAR-RDS的准确性。除此之外,现有研究较少关注SAR-RDS结果的评价问题,但作为RDS应用的基础和关键,建立一个客观有效的SAR-RDS评价体系是非常有必要的。因此,本文以RDS信号模型的建立为基础,从SAR-RDS方法和结果评价两个方面开展起伏地形SAR-RDS的研究,主要包含以下三个内容:首先,根据SAR的工作原理,建立了目标模型、SAR空间几何模型和SAR回波信号模型,分别在时域和频域给出了SAR-RDS方法,详细分析了两种方法的优势与不足,并利用常规SAR-RDS结果评价方法验证了分析。其次,针对起伏地形SAR-RDS中阴影现象的判断以及现有方法存在的问题,提出了一种起伏地形SAR-RDS方法。该方法主要基于所提动态俯角插值方法,首先通过一维俯角插值,根据俯角大小比较实现相邻点目标的阴影判断;然后通过阴影可视化更新使得阴影判断结果随距离单元和方位时间更新;最后在时域计算回波信号,实现高精度起伏地形SAR-RDS。理论分析和仿真实验表明,相比于现有基于俯角的阴影判断方法,本部分所提动态俯角插值方法有效避免了由于网格划分不够精细或判断模型不匹配而无法判断局部区域阴影的问题,有效提高了起伏地形SAR-RDS的准确性。最后,针对现有SAR-RDS评价方法存在的问题,建立了一个SAR-RDS评价框架。本部分所提框架分别从图像相似程度和信号聚焦深度,对SAR-RDS结果进行评价,避免了基于点目标脉冲响应函数分析方法在实际操作中难以实现且不具代表性的问题。理论分析和仿真实验表明,该框架可以客观有效地评价SAR-RDS结果是否准确,对像素信息差异不敏感。同时,实验结果也进一步验证了本文所提起伏地形SAR-RDS方法的准确性。
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