單發多收合成孔徑雷達檢測地表移動目標物之模擬研究

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姓名

李孟翰(Meng-Han Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

單發多收合成孔徑雷達檢測地表移動目標物之模擬研究
(A Simulation Study of Ground-Moving Target Indicator by SIMO-Based SAR System)

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摘要(中)

本論文針對傳統合成孔徑雷達檢測地表移動目標物的方法:相位偏置天線(Displaced Phase Centre Antenna, DPCA)技術以及沿軌干涉(Along-Track -Interferometry, ATI)技術進行改進，提出利用單發多收的合成孔徑雷達系統檢測地表移動目標物的方法。
　　首先利用相位偏置天線技術相除背景雜波，凸顯移動目標物資訊；再由沿軌干涉處理，定位移動目標物。此一結合相位偏置天線技術與沿軌干涉原理的檢測方法，能夠檢測到採用傳統相位偏置天線處理時，由於訊號對消過大而無法檢測到的弱目標；而與一般的沿軌干涉處理相比，除了目標物的速度資訊外，能夠進一步獲得移動目標物的位置資訊。
　　此方法在進行估算的過程中，與傳統相比，大大減少近似的求解程序，由模擬的研究成果可證明，結合相位偏置天線技術與沿軌干涉原理，對地表移動目標物有良好的檢測潛能。

摘要(英)

In this thesis, we propose a single-input multi–output (SIMO) scheme to improve the performance of conventional ground-moving target indicator based on Displaced Phase Centre Antenna (DPCA) technique and Along-Track Interferometry (ATI).
The Displaced Phase Centre Antenna method is firstly applied to remove the undesired clutter and to enhance the signal to noise ratio from a moving target, followed by using along-track Interferometry to determine target’s position. In so doing, the method combining these two techniques offers a significant improvement of detecting targets that are embedded in weak returned signal background. Comparing to ATI processing along, both the target’s velocity and position can be robustly estimated. Numerical simulations indicate that the proposed SIMO approach that combines DPCA technique and ATI theory bears a great potential to track the moving target by estimating its velocity and position.

關鍵字(中)

★ 合成孔徑雷達
★ 地表移動目標物檢測
★ 相位偏置天線
★ 沿軌干涉

關鍵字(英)

★ SAR
★ GMTI
★ DPCA
★ ATI

論文目次

目錄
摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
圖目錄 viii
表目錄 x
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧與研究方法概述 2
1.3 論文架構 3
第二章合成孔徑雷達系統理論 4
2.1 雷達系統 4
2.2 真實孔徑雷達解析度 5
2.2.1 距離方向解析度 6
2.2.2 方位方向解析度 6
2.3 合成孔徑雷達原理 7
2.4 合成孔徑雷達發射訊號 10
2.4.1 鳥鳴訊號(Chirp Signal) 10
2.4.2 發射訊號 10
2.5 合成孔徑雷達回波訊號 11
2.5.1 距離方向回波訊號 12
2.5.2 方位方向回波訊號 13
2.6 靜止目標物的雷達回波分析 14
2.6.1 靜止目標物的雷達回波訊號 14
2.6.2 靜止目標物的二維回波訊號 15
2.7 移動目標物的雷達回波分析 15
2.7.1 移動目標物的雷達回波訊號 15
2.7.2 移動目標物的都卜勒頻率 17
2.7.3 移動目標物的二維回波訊號 19
2.8合成孔徑雷達成像處理 19
2.8.1脈衝波訊號壓縮 20
2.8.2 成像處理流程 21
2.8.3 靜止點目標物成像範例 23
2.8.4 移動點目標物成像範例 27
第三章都卜勒參數估計 32
3.1 都卜勒中心頻率估計 33
3.2 都卜勒斜率估計 36
第四章地表移動目標物檢測 37
4.1 前言 37
4.2 相位偏置天線(DPCA)技術 38
4.2.1 DPCA原理 38
4.2.2 DPCA處理過程中的時間與相位補償 39
4.2.3 DPCA技術下的移動目標物檢測 41
4.2.4 盲速分析 44
4.3 沿軌干涉(ATI)技術 46
4.3.1 ATI原理 46
4.3.2 ATI技術下的移動目標物檢測 46
4.4結合DPCA技術與ATI處理的地表移動目標物檢測 47
4.4.1系統架構與流程 47
4.4.2 運用DPCA技術進行雜波對消 51
4.4.3 基於DPCA基礎的ATI處理 53
4.4.4 移動目標物速度估測 53
4.4.5系統參數設定 54
第五章模擬結果與速度估測 56
5.1 估測方法與架構流程 57
5.2 模擬參數介紹 59
5.3 相同方位方向速度，不同距離方向速度的點目標物模擬影像與位置、速度估測 60
5.4 不同方位方向速度，相同距離方向速度的點目標物模擬影像與位置、速度估測 68
5.5 不同合成長度下的模擬與估測結果 75
5.6分析與比較 76
第六章結論與未來展望 78
6.1 結論 78
6.2 未來展望 79
參考文獻 81

參考文獻

參考文獻
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指導教授

陳錕山(Kun-Shan Chen)

審核日期

2013-7-30

推文