毫米波綜合孔徑輻射計反演成像方法研究與實現(xiàn).pdf

1、被動遙感技術(shù)是近年來發(fā)展較快的學(xué)科領(lǐng)域，毫米波綜合孔徑輻射計作為它的一個重要分支，已經(jīng)得到越來越多的研究和應(yīng)用。反演成像技術(shù)對于輻射計成像性能有著重要的影響，本文對綜合孔徑輻射計的反演成像技術(shù)進(jìn)行了研究，論述了綜合孔徑輻射計反演成像的基本原理，為了得到更好的成像質(zhì)量，重點研究了陣列優(yōu)化技術(shù)和反演成像方法在綜合孔徑輻射計中的應(yīng)用。在理論研究和仿真分析的基礎(chǔ)上，在硬件平臺上完成了通道特性分析和基于FPGA的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)。
　　首先，從

2、點源和擴(kuò)展源的相關(guān)干涉測量原理入手，討論了毫米波綜合孔徑輻射計反演成像的基本原理，得到了反演成像的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，介紹了幾種傳統(tǒng)反演成像方法。針對綜合孔徑陣列的特點，為提高反演成像質(zhì)量，研究了綜合孔徑陣列優(yōu)化技術(shù)。將遺傳算法應(yīng)用到毫米波綜合孔徑輻射計陣列優(yōu)化中，使得陣列無冗余和空間頻域采樣點覆蓋更均勻。通過與模擬退火算法優(yōu)化陣列的點源目標(biāo)成像對比可知，遺傳算法得到的點源目標(biāo)成像效果更優(yōu)。
　　其次，針對輻射計反演成像過程中噪

3、聲存在的特點，將總體最小二乘原則（TLS）引入毫米波綜合孔徑輻射計反演成像之中，研究了基于共軛梯度法的總體最小二乘算法（CG-TLS, The Total Least Squares Algorithm based on Conjugate Gradient Method）。因為TLS原則不僅考慮了觀測矩陣的誤差，而且考慮了系統(tǒng)矩陣的誤差影響，所以它能更好地反映反演成像的過程。仿真結(jié)果表明，在觀測向量和系統(tǒng)矩陣都存在噪聲時，CG-TLS

4、算法比CG-LS算法成像效果更好；并且CG-TLS算法相對CG-LS算法對初始迭代值得選取不敏感。另外從計算量的角度分析了CG-TLS在實現(xiàn)過程中相對于基于奇異值分解的總體最小二乘（SVD-TLS）方法的優(yōu)勢，通過分析得到，在矩陣維數(shù)較大（即成像的像素點較多）時，其計算量比SVD-TLS方法更少。
　　最后，給出了硬件信號處理系統(tǒng)的分析和實現(xiàn)。由于復(fù)相關(guān)器的通道性能對后續(xù)的信號處理影響較大，所以對通道的幅相一致性進(jìn)行了測試分析，測