干涉合成孔径声纳信号处理算法分析

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1、国防科学技术人学研究生院学位论文摘要干涉合成孔径声纳(InSAS)是在合成孔径声纳(SAS)基础上垂直航迹方向增加一副(或多剽)接收基阵，通过比捆测裹躲方法季导到场景蛉趣度售患，钛焉缮到场景的三维图象。它可用于航道测量、地形／地貌测绘、水下考古、打捞和石油工业等。此外时于提高水雷的识别概率也有益处。本论文对于涉合成孑L径声纳信号处理过程进行了全面的论述，对萁巾的关键技本翔缣耀豹二维或豫算法、复图像配准、干涉鹜洚嗓滤波帮二缝鞠经震开作了煎点分析，并提出了一些新的方法，论文对推动我阐千涉合成孔径声纳信号处理技术的研究具有重鼷的意义。论文首先介绍InS

2、AS系统的基本原理，回颥其发展历程，并简述了InSAS技术的国肉外现状。然嚣霹予涉售号鲶瑾每个繇节递行谂述。搽讨了缳秘豹SAS成豫算法，它莛嚣续于涉处理的前提，分析几种常用的含成孔径雷达(SAR)成像算法在SAS中的应用，通过理论和实验比较各自优缺点。为了解决测距、测速模糊问题，SAS通常采用多子阵技术，而且自予SAS“停～走一停”假设往往不爵有效，都灏绘带海不同躐离回波翔这基阵时，基阵存在不可忽略的运动，所以论文提出了一种“停一走一停”假设不成立条件下的多子阵合残孔径声纳逐点戒像算法鼓德到翅位保粪疫更囊翡复图像。SAS基阵平台的不稳定性以及水声

3、信道的复杂性使得其运动补偿问题较SAR觅为突出，论文对基于回波信号的合成孔径声纳运幼补偿方法进行了较深入的研究。予涉SAS复图豫豹配准按实际信号处理过稷分三个步骤论述；初配壤、频谱颈滤波和子像索级配准，其中针对预滤波提出了一种自适应的距离向频谱滤波方法。论述了水平地形效应产生艨理及其消除方法，出于水平地形效应的孬在馒德骶辐SAS复图像直接复共轭相乘得到的相位图不能直观地反映出实际地形的拓扑变化，所以在对干涉相能图进行滤波及相位展开处理前应当消除干涉相位图像的水平地形效应。分褫了予涉圈穗佼绞诗特瞧，讨论予渗图鞠位降嗓滤波淹瑟，滤波霹黻锌对予涉复鹫像

4、进行，也可以直接对干涉相位图进行。在研究经典滤波方法的綦础上，提出了一种地形适应的自适应予涉SAS滤波方法，在抑制噪声的同时，凝方法保持了干涉条纹密集区的信息特髹，兵有很好的滤波效采。对二维相位展丌问题进行全面和详细的论逃，重点分析了分支截断算法、区域增长算法、爱套不连续装算法、最小均方算法、簸枣F蕊数算法秘瓣络流算法静簇理与实际瘦弼。对各种算法的商效性、运算时间和内存需求进行了综合比较。由于网络流算法的速度快，更具工程应用价值，论文进行了更深入研究。同时提出了改进算法以褥到更为精确的相位震歼结果。传统的单旗线InSAS仅仅提供了测爨能力，而没有

5、分辨能力。同时，单基线InSAS的稳位震开蛔题非豢困难。赝以论文对饯饯阵列缝糖斡多蒸线于涉SAS熬盛怒进霉了搽索蠖的研究。多基线干涉SAS系统能提供了更高的高度维分辨率，避免相位展开；同时，优化阵列猩多基线干涉中的应用大火减少了达到一定分辨率所需的阵冗数，降低了基跨过大弓l国爨辩学技拳大学疑究生院学位论文起的系统开销。论文最后对龛文的工作进行总结，指出谢待进一步研究的问题。关键溺：于涉会袋巍径，邀淤钤偿，辫豫配灌，带渗辍谴围，残余熹，二维相位麓羿VABSTRACTInterferometricSyntheticApertureSonar(InSA

6、S)providesameansofobtaining3-dimensionalimagesofscene．Three．dimensionalinformationisderivedfromthephasedifferencebetweentwo(orseveral)compleximagesofSAStakenfromseparatereceivingarrayacrossthetrack．ItcanbeUSedinsea—routemeasurement，terrainmapping，underwaterarcheology,salvagea

7、ndoilindustryetc，Itisusefultoimprovemine’Sidentifyprobability,too．111ethesisinvolvesall—aspectofthesignalprocessingofinterferometricsyntheticaperturesonar,especiallyinthechallengingproblemssuchasphase—preservedSASimagingalgorithm，imageregistration，interferogramdenoisingfilter

8、ingandtwo-dimensionalphaseunwrapping．Inallusiontodifficultiesandemph