合成孔径雷达自聚焦算法研究.doc

南京航空航天大学

硕士学位论文

合成孔径雷达自聚焦算法研究

姓名：王越

申请学位级别：硕士

专业：信号与信息处理

指导教师：朱兆达

20061201

南京航空航天大学硕士学位论文

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摘要

对于合成孔径雷达(SAR)，运动是它成像的依据，也是问题产生的根源。为

了获得高的横向分辨率，要求载机沿理想航线飞行。然而，即使是装有高精度

的惯导设备的SAR系统，也难以精确跟踪载机的位置，而且成像算法的近似和

空气气流的扰动更是不可避免的影响着成像质量。本文在此背景下主要研究了

SAR运动补偿中的自聚焦算法。

论文第一章依次介绍了雷达、SAR和机载SAR技术的发展概况和趋势。介

绍了本文的研究背景和论文的框架结构。

论文第二章简要介绍了合成孔径的基本原理，阐述了SAR成像的几何关系

和RD算法，并给出点目标仿真的实验结果。对运动补偿在雷达图像处理中的地

位及其分类进行简要介绍，从而引出自聚焦算法，对基于距离压缩数据的自聚

焦、基于复图像的自聚焦以及采用图像准则的自聚焦算法原理分别进行阐述。

论文第三章对基于距离压缩数据的算法进行研究。对用于估计低阶相位误

差模型的MD算法和PD算法进行分析和实验比较，对MAM算法和DPT算法

进行仿真。

论文第四章对基于复图像的自聚焦算法进行研究。阐述了PGA算法的基本

原理，对各种PGA算法的改进算法进行分析和分类，并通过实验对他们进行比

较，然后给出结论。

论文第五章对采用图像准则的算法进行研究，通过对快速最小熵算法和最

大对比度算法的分析，推导出基于幂函数的自聚焦算法，算法通过调节图像准

则的幂次方来满足不同场景的成像要求，用该算法对不同对比度的图像进行自

聚焦处理，并分别与PGA算法、最小熵算法和最大对比度算法进行了比较。最

后本章对各种场景使用何种自聚焦算法进行总结。

论文第六章是结束语，对全文的工作进行总结，指出有待进一步研究的问

题。

关键词：合成孔径雷达，运动补偿，相位误差，自聚焦算法，图像准则，PGA

算法，熵，幂函数

合成孔径雷达自聚焦算法研究

ii

ABSTRACT

ForSAR,imagingisbasedonthemovementthatcancauseproblemsmeantime.

Airborneplaneshouldgoinideallineinflightinordertogethighresolution.Butitis

difficulttocatchtheexactwayevenifhigh-precisionIMUsystemisinstalled.

Algorithmerrorsandairflowdisturbancealsoaffectimagingquality.

Intheprefacetothisdissertation,thebasicideaanddevelopmenttrendofSAR

areintroducedbriefly.Themaincontributionofthisdissertationissummarized.

Chapter2introducesthebasicprincipleofsyntheticaperturebriefly,exposes

SARgeometricrelationshipandRDimagingalgorithm,theresultofpointtarget

simulationisshown.ThepositioninSARdataprocessingandclassificationofmotion

compensationareintroducedandautofocustechniqueiseduced.Autofocus

algorithmswhicharebasedonrange-compresseddataandcompleximageare

separatelydetailedandalgorithmsusingimagingruleareincluded.

Inchapter3autofocusbasedonrangecompresseddataisstudied.MDalgorithm

andPDalgorithmareanalyzedandcompared.MAMandDPTalgorithmare

introducedandsimulated.

Chapter4discussesautofocusbasedoncompleximage.TheprincipleofPGA

algorithmanditsadvancedaredetailedandclassified