地球同步轨道SAR海冰成像模拟关键技术研究

论文摘要

海冰在全球气候系统中扮演着重要的角色,通过影响大洋温盐环流以及大洋表面的物质、能量和辐射平衡从而影响全球气候。合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）具有全天时、全天候工作能力,能够实时获取大面积的观测数据,成为海冰监测的重要手段。目前,我国正在开展地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Synthetic Aperture Radar,GEO SAR）的预研工作,本论文作为该工作的一部分,研究了GEO SAR海冰成像模拟关键技术。本文的主要研究内容如下:（1）GEO SAR系统特性研究。依据GEO SAR空间几何关系,分析了GEO SAR的运动特性;推导了GEO SAR四阶多普勒参数的表达式,研究了GEO SAR的多普勒特性。（2）GEO SAR信号模型和成像算法研究。考虑“停-走”假设误差建立了适用于曲线运动轨迹的精确距离模型,从而建立了精确的GEO SAR回波信号模型。基于该模型推导了GEO SAR信号的二维频谱,给出了适用于GEO SAR的时域和频域成像算法。（3）GEO SAR海冰成像模拟研究。基于蒙特卡罗方法模拟了海冰粗糙表面;根据海冰电磁散射模型研究了海冰的电磁散射特性,证明了极化比可用于海冰与海水的识别;基于海冰几何模型、海冰电磁散射模型、小面元模型和GEO SAR回波信号模型,建立了GEO SAR海冰成像模拟算法,通过仿真试验验证了该算法的可靠性。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 GEO SAR研究现状

1.2.2 海冰微波散射特性和电磁散射模型研究现状

1.3 论文的主要内容

第二章 GEO SAR系统特性研究

2.1 空间几何关系

2.2 GEO SAR运动特性

2.2.1 星下点轨迹

2.2.2 波束覆盖范围

2.2.3 卫星相对地球速度和波束扫描速度

2.3 GEO SAR多普勒特性

2.4 本章小结

第三章 GEO SAR信号模型及成像算法研究

3.1 SAR成像原理

3.2 GEO SAR信号模型

3.3 GEO SAR信号二维频谱

3.4 GEO SAR成像算法

3.4.1 时域成像算法

3.4.2 频域成像算法

3.4.3 点目标仿真

3.5 本章小结

第四章 GEO SAR海冰成像模拟研究

4.1 海冰几何模型

4.2 海冰电磁散射模型及电磁散射特性

4.2.1 海冰电磁散射模型

4.2.2 海冰后向散射系数特征

4.2.3 海冰极化比特性

4.3 GEO SAR海冰图像模拟

4.3.1 海冰后向散射系数模拟方法

4.3.2 SAR原始回波数据仿真方法

4.3.3 GEO SAR海冰图像模拟试验

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 不足与展望

致谢

参考文献

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵立

导师: 谢涛,杨劲松

关键词: 地球同步轨道合成孔径雷达,成像算法,海冰,电磁散射,模拟

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: “海洋环境安全保障”重点专项“新型海洋微波遥感探测机理模型与应用研究”项目“静止轨道SAR 海洋信息提取技术”

分类号: P715.7

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000108

总页数: 73

文件大小: 2882K

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