《合成孔徑雷達成像——算法與實現》是2012年6月電子工業出版社出版的圖書，作者是洪文。
基本介紹
- 中文名：合成孔徑雷達成像——算法與實現
- 作者：洪文
- ISBN：9787121169779
- 頁數：448頁
- 定價：75元
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2012年6月
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書專門論述SAR成像處理算法及其涉及的數位訊號處理理論和技術。全書首先討論了合成孔徑雷達基礎知識，重點介紹SAR成像處理所涉及的信號處理理論、合成孔徑基本概念、合成孔徑雷達信號特徵分析等；接著討論SAR成像處理算法、實現及其比較，包括距離－都卜勒算法、ChirpScaling算法、Ω－k算法、SPECAN 算法等成像處理算法，此外還論述了寬成像帶ScanSAR工作模式的成像處理方法等；最後，本書討論了SAR成像處理算法中的重要輔助算法，即都卜勒參數估計，包括都卜勒中心估計和方位調頻率估計等。
圖書目錄
第一部分 合成孔徑雷達基礎
第1章 概論 2
1.1 合成孔徑雷達背景簡介 2
1.2 遙感中的雷達 3
1.3 SAR基礎 3
1.4 星載合成孔徑雷達感測器 7
1.5 內容概要 9
1.5.1 星載合成孔徑雷達圖像示例 10
參考文獻 11
第2章 信號處理基礎 14
2.1 簡介 14
2.2 線性卷積 14
2.2.1 連續時間卷積 14
2.2.2 離散時間卷積 16
2.3 傅立葉變換 18
2.3.1 連續時間傅立葉變換 18
2.3.2 離散傅立葉變換 18
2.3.3 傅立葉變換性質 19
2.3.4 傅立葉變換示例 22
2.4 卷積的DFT計算 24
2.5 信號採樣 25
2.5.1 採樣信號的頻譜 25
2.5.2 信號類型 26
2.5.3 奈奎斯特採樣率和混疊 28
2.6 平滑窗 32
2.7 插值 33
2.7.1 sinc插值 34
2.7.2 插值核的頻譜 37
2.7.3 非基帶和復插值 38
2.8 點目標分析 38
2.9 小結 42
2.9.1 金星坑的麥哲倫圖像 42
參考文獻 43
第3章 線性調頻信號的脈衝壓縮 45
3.1 概述 45
3.2 線性調頻信號 45
3.2.1 時域表達 45
3.2.2 線性調頻脈衝的頻譜 47
3.2.3 調頻信號採樣 49
3.2.4 頻率和時間不連續性 51
3.3 脈衝壓縮 52
3.3.1 脈衝壓縮原理 52
3.3.2 線性調頻信號的時域壓縮 53
3.3.3 頻域匹配濾波器 57
3.3.4 窗效應 58
3.3.5 過採樣率重定義 60
3.4 匹配濾波器的實現 60
3.4.1 目標定位和匹配濾波器棄置區 63
3.5 調頻率失配 64
3.5.1 基帶信號中的失配影響 64
3.5.2 非基帶信號中的失配影響 66
3.5.3 濾波器失配和時間頻寬積 67
3.6 小結 67
3.6.1 ENVISAT/ASAR寬頻圖像 68
參考文獻 69
附錄3A 匹配濾波輸出的推導 71
附錄3B 相位失配誤差推導 74
第4章 合成孔徑的概念 75
4.1 概述 75
4.2 SAR幾何關係 76
4.2.1 術語定義 76
4.2.2 衛星地距幾何 79
4.2.3 衛星軌道幾何 81
4.3 距離等式 82
4.3.1 距離等式的雙曲線模型 83
4.3.2 速度與角度的關係 84
4.4 SAR距離向信號 86
4.4.1 發射脈衝 86
4.4.2 數據獲取 87
4.5 SAR方位向信號 88
4.5.1 什麼是SAR中的都卜勒頻率 88
4.5.2 相干脈衝 89
4.5.3 PRF的選擇 90
4.5.4 方位向信號強度和都卜勒歷程 90
4.5.5 方位向參數 92
4.6 二維信號 93
4.6.1 信號存儲器中的數據排列 94
4.6.2 解調後的基帶信號 96
4.6.3 SAR衝激回響 97
4.6.4 典型雷達參數值 97
4.7 SAR解析度與合成孔徑 98
4.7.1 解析度的頻寬推導 98
4.7.2 合成孔徑 100
4.8 小結 101
4.8.1 溫哥華島的窄幅ScanSAR圖像 103
參考文獻 104
附錄4A 近似雷達速度的推導 105
附錄4B 正交解調 107
附錄4C 合成孔徑的概念 111
第5章 SAR信號的性質 115
5.1 簡介 115
5.2 低斜視角下的信號頻譜 115
5.2.1 距離都卜勒域頻譜 116
5.2.2 二維頻譜 117
5.3 一般情況下的信號頻譜 117
5.3.1 距離向傅立葉變換 118
5.3.2 方位向傅立葉變換 119
5.3.3 距離向傅立葉逆變換 121
5.4 方位混疊與都卜勒中心 124
5.4.1 方位混疊和模糊的起因 124
5.4.2 都卜勒中心 126
5.4.3 都卜勒模糊 128
5.4.4 距離向的都卜勒中心變化 129
5.5 距離單元徙動 132
5.5.1 RCM的分量 133
5.5.2 同一距離處的多個目標 134
5.5.3 目標軌跡卷繞 135
5.6 點目標示例 136
5.6.1 仿真參數 136
5.7 SAR處理算法初窺 140
5.7.1 時域匹配濾波 140
5.7.2 機載實時處理圖像 141
5.7.3 非聚焦SAR 142
5.7.4 更好的處理算法 143
5.8 小結 144
參考文獻 145
附錄5A 距離向/方位向的耦合 147
附錄5B 方位調頻率注釋 150
第二部分 SAR處理算法
第6章 距離都卜勒算法 154
6.1 簡介 154
6.2 算法概述 154
6.3 低斜視角下的RDA 156
6.3.1 雷達原始數據 156
6.3.2 距離壓縮 157
6.3.3 方位向傅立葉變換 159
6.3.4 距離徙動校正 160
6.3.5 殘餘RCM導致的展寬 164
6.3.6 方位壓縮 166
6.3.7 低斜視下的RADARSAT-1圖像 169
6.4 大斜視角情況 170
6.4.1 斜視的處理改進 170
6.4.2 SRC的實現 172
6.4.3 星載和機載中的SRC方式 174
6.4.4 SRC仿真試驗 175
6.4.5 機載L波段雷達圖像示例 179
6.5 多視處理 179
6.5.1 子視時頻關係 180
6.5.2 子視抽取、檢測及求和 181
6.5.3 等效視數 183
6.5.4 多視處理示例 183
6.5.5 調頻率誤差 187
6.5.6 多視處理圖像 188
6.6 小結 189
參考文獻 190
第7章 Chirp Scaling算法 192
7.1 介紹 192
7.1.1 Chirp Scaling算法概覽 192
7.2 Chirp Scaling原理 194
7.3 RCMC中的Chirp Scaling 200
7.3.1 一致RCMC和補余RCMC 200
7.3.2 RCM的精確表達 202
7.4 變標方程推導 203
7.4.1 補余RCM量級示例 205
7.5 CSA處理細節 206
7.5.1 距離處理 206
7.5.2 方位處理 209
7.6 處理示例 210
7.6.1 點目標仿真處理 210
7.6.2 SRTM/X-SAR數據處理 213
7.7 小結 215
參考文獻 215
第8章 wK算法 219
8.1 簡介 219
8.1.1 wKA概述 219
8.2 參考函式相乘 221
8.3 Stolt插值 223
8.3.1 變數代換 223
8.4 對Stolt映射的理解 226
8.4.1 Stolt映射的組成部分 226
8.4.2 基於傅立葉變換性質的理解 227
8.4.3 基於支持域的理解 230
8.4.4 基於成像幾何關係的理解 231
8.5 誤差分析 232
8.6 近似wKA 233
8.6.1 近似項 234
8.6.2 與RDA和CSA的關係 235
8.6.3 近似wKA的誤差討論 235
8.7 處理示例 236
8.7.1 完整wKA仿真 236
8.7.2 近似wKA 240
8.7.3 X波段機載聚束雷達圖像示例 241
8.8 小結 241
參考文獻 243
附錄8A 波數域的Stolt映射 245
第9章 SPECAN算法 249
9.1 簡介 249
9.1.1 SPECAN算法概述 249
9.2 SPECAN算法的推導 250
9.2.1 SPECAN的卷積推導 251
9.2.2 幾何解釋 251
9.2.3 混疊與FFT長度 254
9.2.4 輸出採樣間隔 255
9.2.5 FFT有效輸出點數 256
9.2.6 後續FFT位置 258
9.2.7 FFT輸出結果的拼接 259
9.3 多視處理 260
9.4 處理效率 262
9.5 距離徙動校正 265
9.5.1 時域線性RCMC 265
9.5.2 數據傾斜與校直 265
9.6 相位補償 266
9.7 關於圖像質量的一些問題 269
9.7.1 拼接點處的頻率間斷 269
9.7.2 方位調頻率誤差 271
9.7.3 扇貝輻射效應 273
9.8 處理示例 279
9.8.1 仿真點目標 279
9.8.2 SPECAN算法處理出的ERS圖像 281
9.9 小結 282
參考文獻 283
第10章 ScanSAR數據處理 285
10.1 簡介 285
10.2 ScanSAR數據獲取 286
10.3 單一Burst中的目標壓縮 289
10.4 全孔徑處理算法 291
10.5 SPECAN算法 292
10.6 改進SPECAN算法 293
10.6.1 算法概述 293
10.6.2 SRTM處理示例 296
10.7 SIFFT算法 297
10.8 ECS算法 299
10.9 Burst圖像拼接 301
10.10 小結 303
10.10.1 RADARSAT-1的ScanSAR圖像 304
參考文獻 304
第11章 算法比較 308
11.1 簡介 308
11.2 算法精度回顧 308
11.2.1 RDA 308
11.2.2 CSA 308
11.2.3 wKA 308
11.3 處理功能對比 309
11.3.1 距離等式形式 310
11.3.2 方位匹配濾波器的實現 310
11.3.3 RCMC的實現 310
11.3.4 SRC實現 311
11.4 處理誤差概述 311
11.4.1 方位匹配濾波器中的QPE 311
11.4.2 SRC中的QPE 312
11.4.3 殘餘RCM 312
11.4.4 處理誤差量級示例 313
11.5 計算開銷 315
11.5.1 基本算法運算 315
11.5.2 RDA 316
11.5.3 CSA 317
11.5.4 wKA 317
11.6 算法利弊 318
11.6.1 RDA利弊 318
11.6.2 CSA利弊 318
11.6.3 wKA利弊 319
11.7 小結 319
11.7.1 墨西拿海峽的ASAR圖像 320
第三部分 都卜勒參數估計
第12章 都卜勒中心估計 322
12.1 簡介 322
12.1.1 都卜勒中心頻率 322
12.1.2 星載SAR幾何 322
12.1.3 本章概述 324
12.2 都卜勒中心精度要求 326
12.2.1 基帶中心的精度要求 326
12.2.2 都卜勒模糊的精度要求 331
12.3 都卜勒中心的幾何計算 331
12.3.1 都卜勒中心計算示例 334
12.3.2 偏航角和俯仰角控制 335
12.4 基於接收數據的基帶中心估計 335
12.4.1 基於幅度的估計方法 336
12.4.2 基於相位的估計方法 339
12.5 基於接收數據的都卜勒模糊估計 343
12.5.1 基於幅度的DAR估計方法 343
12.5.2 基於相位的DAR估計方法 346
12.5.3 多波長算法 348
12.5.4 多視互相關法 351
12.5.5 多視差頻法 355
12.5.6 PRF變調法 358
12.5.7 DAR算法比較 358
12.6 全局估計原理 360
12.6.1 空間變化檢測 360
12.6.2 估計器質量檢測 361
12.7 曲面擬合法 363
12.7.1 全局多項式曲面擬合 363
12.7.2 基於幾何模型的全局擬合 364
12.7.3 自動擬合過程 365
12.8 小結 367
參考文獻 367
附錄12A 都卜勒計算詳細步驟 370
附錄12B DAR算法中的偏移頻率 376
第13章 方位調頻率估計 380
13.1 簡介 380
13.2 方位調頻率精度要求 380
13.3 方位調頻率的幾何計算模型 382
13.4 方位線性調頻率的數據估計 385
13.4.1 最大對比度法 385
13.4.2 視錯位法 386
13.4.3 基於相位的自聚焦方法 390
13.5 小結 391
13.5.1 一部小型SAR系統—MiSAR 391
參考文獻 392
附錄A RADARSAT數據光碟 393
縮略語對照表 395
符號表 398
參考書目 401
索引 415
