海面要素SAR原始数据仿真研究

论文摘要

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar-SAR）以及在SAR延伸出来的顺轨干涉测量（Along-Track Interferometric-ATI）具有全天时、全天候、宽测绘带、高分辨率的优点,可以获取大面积、高分辨率、高精度的海洋表面信息（波、流等）。而SAR海面原始数据仿真作为一种海洋仿真手段能够更好的帮助人们研究SAR海面要素的各种物理机制,例如它是提出海洋动力环境参数（波、流等）反演算法以及各种反演算法评估对比的重要手段;也是海洋遥感星载SAR新系统设计的必要过程。但是目前在SAR海面原始数据仿真方面存在一些不足:第一现在的海面原始数据仿真没有考虑到雷达天线大斜侧视下的情况,而大斜侧视是发展一次性获取海面矢量流场的关键;第二是也没有完善的ATI-SAR仿真方法,而ATI-SAR是目前SAR最有前景的应用之一,需要深入研究但其处于起步阶段实测数据稀少而珍贵;第三是没有在仿真时候的将海面十分常见的Stokes漂流考虑进去,而海洋表面仿真的基本原则是要尽可能贴近真实海面情况。本文基于目前正侧视逆Omega-K（IOK）仿真算法推到了大斜侧视情况下的IOK仿真算法。通过增加重新计算零方位时刻的斜视波束中心位置坐标,并据此确定SAR原始数据在多普勒域的位置来将其扩展到大斜侧视IOK算法。结果仿真方法能够在很好地在点目标仿真中实现目标聚焦和体现由于斜侧视角存在导致的频谱扭曲,且通过反演分离出的假定流场精度满足要求,误差在8.5%以内,并且聚焦后的SAR图像很好的体现了海面波浪场的形状。同时基于正侧视IOK海面原始数据仿真方法,通过加入干涉相和利用小尺度空变达到了两幅干涉图海浪时间上不相干的效果,推导了ATI-SAR仿真算法。并通过仿真分析了不同海况下的ATI-SAR径向流场反演性能,结果表明仿真数据的反演性能变化趋势以及进度和真实的ATI-SAR数据结果相吻合。最后通过离散化方法在仿真中加入Stokes漂流项,初步得出了海面流速反演性能会受海面大尺度波浪传播方向与雷达飞行方向之间夹角的影响,给出了影响的定量关系。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 端和阳

导师: 何宜军,刘保昌

关键词: 合成孔径雷达,大斜侧视角,仿真,顺轨干涉,漂流

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 海洋学

单位: 南京信息工程大学

基金: 国家重点发展计划项目(2016YFC1401002),国家自然科学基金项目(41606201号,41620104003号,41576173号)

分类号: P715.7

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000106

总页数: 69

文件大小: 3573K

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