Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Narimani,Mojtaba Beheshti
حامد نریمانی (استاد راهنما) مجتبی بهشتی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Shafiei
وحید شفیعی علویجه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
Synthetic Aperture Radar (SAR) is an all-weather radar imaging system that utilizes the movement of the radar platform to create high resolution images of the scene . The high range resolution is derived by transmitting wideband linear frequency modulated (LFM) signal , and appropriate compression of the received echoes . As an alternate , stepped frequency LFM signal can be applied which not only provides high range resolution , but also reduces the instantaneous bandwidth and sampling rate . Ideally, it is assumed that the radar platform moves at a constant velocity along a nominal trajectory. In practice, trajectory deviations of the platform cause serious phase errors that impair the focusing quality of SAR images. Most of these errors are compensated using a navigation system . However , residual phase errors due to uncompensated platform motion , measurement model mismatch , and measurement noise can cause degradations in SAR image reconstruction . Therefore , an autofocus method is usually adopted for high-resolution SAR imaging . Autofocus methods derive the required parameters for error cancellation from the SAR raw data . Several successful approaches have been presented for the SAR autofocus in fully sampled scenarios . However , these traditional approaches may not be suitable for undersampled SAR . Recently , some researchers apply compressed sensing (CS) tools to SAR phase error compensation . Unlike traditional autofocus approaches , CS-based methods can operate on undersampled data to reconstruct the SAR image where it is sparse in a certain transform domain . This thesis considers a SAR system with stepped-LFM signaling and co-prime sampling in spotlight imaging mode and discusses SAR image autofocusing using CS concept . The existing approaches are reviewed and a novel autofocus method is proposed . Moreover , the performance of the proposed method is compared to that of the existing ones through computer simulation . Simulation results demonstrate the good ability of the proposed method for phase error correction and image reconstruction in different scenarios . Keywords : Synthetic Aperture Radar (SAR), Stepped-LFM, Phase error, Autofocus, Compressed sensing
فارسی رادار روزنه مصنوعی با ارسال و دریافت امواج الکترومغناطیسی در هنگام حرکت نسبت به اهداف ، از آن‌ها تصویربرداری ‌می‌کند. فراگیر شدن کاربرد SAR ، به ‌خاطر توانایی آن در تصویر‌برداری با تفکیک‌پذیری مستقل از برد و در شب و روز و شرایط مختلف آب‌و‌هوایی ‌است. تفکیک‌پذیری زیاد در راستای برد با ارسال پالس با پهنای باند وسیع و فشرده‌سازی سیگنال‌های بازگشتی تحقق می‌یابد. راه دیگر ارسال سیگنال LFM پله‌ای است که علاوه بر افزایش تفکیک‌پذیری برد پهنای باند لحظه‌ای و نرخ نمونه‌برداری مورد نیاز را کاهش می‌دهد. یکی از چالش‌های تصویربرداری AR خطای فاز است که کیفیت تصویر AR را بر هم می‌زند و شناسایی موقعیت و شکل هندسی اهداف را مختل می‌کند. قسمت عمده خطاهای فاز که در اثر انحراف مسیر سکوی رادار از مسیر ایده‌آل به وجود می‌آید ، توسط سامانه‌های ناوبری شناسایی و جبران می‌شود. باقیمانده خطای فاز که در اثر انحرافات جبران نشده حرکت سکو ، عدم تطابق مدل اندازه‌گیری با حالت واقعی ، تقریب‌های پردازشی ، نویز اندازه‌گیری و عوامل متعدد دیگر به وجود می‌آید نیز کیفیت تصویر SAR را کاهش می‌دهد و باید با خودتمرکزدهی جبران شود. مهمترین ضعف‌های روش‌های خودتمرکزدهی مرسوم ، نیاز به نمونه‌برداری کامل براساس معیار نایکوییست در راستای سمت و برد است. در برخی از کاربردهای عملی SAR ممکن است به دلایل مختلفی نمونه‌برداری یا ذخیره داده به طور کامل انجام نشود یا بخشی از اطلاعات در دسترس نباشد. به تازگی از حسگری فشرده در خودتمرکزدهی AR استفاده شده است. حسگری فشرده امکان بازیابی ویژگی‌های صحنه را با میزان اطلاعاتی کمتر از اطلاعات مورد نیاز در روش‌های مرسوم فراهم می‌کند. در حسگری فشرده ، تخمین خطای فاز و تشکیل تصویر به صورت همزمان انجام می‌شود. در این پایان‌نامه سامانه SAR نقطه‌ای با سیگنالینگ LFM پله‌ای و نمونه‌برداری Co-Prime در نظر گرفته می‌شود. پس از مرور روش‌های مرسوم خودتمرکزدهی و روش‌های مبتنی بر حسگری فشرده ، روش جدیدی بر مبنای حسگری فشرده برای خودتمرکزدهی و تشکیل تصویر AR به صورت همزمان پیشنهاد می‌شود. یکی از ویژگی‌های روش پیشنهادی ، استفاده همزمان از سیگنالینگ LFM پله‌ای ، نمونه‌برداری Co-Prime و حسگری فشرده برای خودتمرکزدهی است. همچنین برای افزایش کارایی روش ، فاز پیکسل‌های تصویر نیز تخمین زده می‌شود و از آن برای شناسایی بهتر صحنه استفاده می‌شود. روش ارائه شده امکان افزایش دقت تخمین تصویر را نسبت به روش‌های موجود ارتقا می‌دهد و همین باعث افزایش دقت تخمین خطای فاز می‌شود. در پایان نیز کارایی روش پیشنهادی با استفاده از شبیه‌سازی کامپیوتری ارزیابی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش‌های موجود دقت بالاتری دارد و در شرایط مختلف به خوبی خودتمرکزدهی را همراه با تشکیل تصویر انجام می‌دهد. مقاومت روش پیشنهادی به افزایش دامنه خطای فاز ، کاهش درصد نمونه‌برداری و افزایش نویز مشاهدات نیز بیشتر از روش‌های دیگر است. کلمات کلیدی : رادار روزنه مصنوعی ، خطای فاز ، خودتمرکزدهی ، حسگری فشرده ، پهنای باند مصنوعی ، LFM پله‌ای ، نمونه‌برداری Co- Prime.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی