臺灣博碩士論文加值系統

本系遙測影像處理研究室與國立中央大學太空及遙測研究中心合作設計一地面雷達系統，主要探討如何將此系統接收到的雷達影像，透過數位訊號處理技術進行影像聚焦，以達到提高影像解析度之目的。此系統在前一階段的研究中，由中央大學太遙中心利用頻率調變波-步階頻率連續波的技術發射電磁波，並對接收信號進行反傅立葉的分析，以達到距離方向聚焦的目的。然而在方位方向，由於此系統缺乏運動裝置，因而無法像傳統的方式利用杜卜勒頻移以時間域傅立葉轉換的技術進行方位方向的聚焦。為了解決此一困難，本論文利用合成陣列技術的觀念，以此一系統在方位方向之位移及其虛擬之位移速度，將時間域的傅立葉轉換等效為空間域的傅立葉轉換，進而達到方位方向聚焦的目的。本論文利用電腦模擬雷達影像在距離方向與方位方向聚焦之處理，再與本系統實際接收到的資料經過距離與方位方向聚焦處理後的結果做一驗證。實驗結果顯示，此一系統在前階段所設計之參數，在距離方向取樣點過多而在方位方向卻是取樣點過少。

The Remote Sensing Image Processing Lab cooperated with the Center for Space and Remote Sensing Research at National Central University to design a ground radar system. The aims of this system are to acquire a radar image and to make use of digital signal processing techniques to focus the image for improving image resolution. In the previous studies, which were performed in the Center of Space and Remote Sensing Research, step frequency continuous wave technique was adopted to modulate the transmitted electromagnetic waves so that Inverse Fourier Transform could be applied to the received radar echoes and image focusing in the range direction could be achieved. However, without Doppler frequency, image focusing in the azimuth direction can not be realized by making use of the conventional approach because that this system has no moving mechanism. To overcome this difficulty, this study applies synthetic array technique to transfer time domain Fourier Transform into spatial domain Fourier Transform with a virtual speed so as to attain image focusing in the azimuth direction. A computer simulation of this approach is done in this study. Then, this approach is applied to the real radar image acquired by this system as a verification. experimental result indicates that the parameters designed in the precious studies are over-sampled in the range direction and under-sampled in the azimuth direction.

誌謝 i
中文摘要 ii
英文摘要 iii
目錄 v
表列 vii
圖列 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 章節介紹 2
第二章 雷達系統之理論介紹 4
2.1 雷達系統 4
2.2 解析度 6
2.2.1 距離方向解析度 6
2.2.2 方位方向解析度 8
2.3 合成孔徑雷達原理 9
2.4 數位信號處理 13
2.4.1 I/Q解調 13
2.4.2 相關性 15
2.4.2.1 連續相關性 15
2.4.2.2 離散相關性 16
2.4.3 捲積 17
2.4.3.1 連續迴旋積分 17
2.4.4 頻譜分析 18
2.4.4.1 離散的傅立葉轉換 19
2.4.5 快速的傅立葉轉換 19
2.4.6 視窗 19
2.5 匹配濾波器 20
2.5.1 匹配濾波器屬性 20
第三章 雷達影像之聚焦處理 23
3.1 聚焦之流程 23
3.2 距離方向壓縮 24
3.2.1 脈波壓縮 24
3.2.1.1 線性頻率調變在匹配濾波器上的處理 27
3.2.2 步階頻率連續波 30
3.3 方位方向壓縮 33
3.3.1 杜卜勒效應 33
3.3.2 合成陣列 36
3.4 取樣 38
第四章 實驗結果 40
4.1 前階段研究之實驗參數介紹 40
4.2 雷達影像聚焦處理 42
4.2.1 距離方向聚焦處理 43
4.2.2 方位方向聚焦處理 44
4.3 雷達影像聚焦之結果 45
4.3.1 模擬影像聚焦之結果 45
4.3.2 實際接收的數據聚焦之結果 48
4.4 參數修正 51
第五章 結論與未來展望 53
5.1 結論 53
5.2 未來展望 53
附錄 54
參考文獻 57

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