DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt DAC Diferential Azimuth Compression Nén phương vị vi sai FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi fourier nhanh ngược InSAR Interferometic Synthetic Aperture Radar Radar mặt mở tổng hợp giao thoa ISAR Inverse Synthetic Aperture Radar Radar mặt mở tổng hợp nghịch I-Q In phase – Quadrature phase Đồng pha – Vuông pha LFM Linear Frequency Modulation Điều chế tần số tuyến tính RAR Real Aperture Radar Radar mặt mở thực RCMC Range cell migration correction Điều chỉnh di chuyển ô cự ly SAR Synthetic Aperture Radar Radar mặt mở tổng hợp  MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TẠO ẢNH RADAR…………………………..2 Khái quát về radar ghi hình ảnh………………………………………………2 Hình học của radar ghi hình ảnh……………………………………………..3 Tần số Doppler và xử lý ảnh radar broadside SAR…………………………...6 Méo hình học của ảnh radar…………………………………………………20 1.4.1 Méo do hiện tượng phủ chồng…………………………………….......20 1.4.2 Méo do hiện tượng co ngắn……………………………………….......21 1.4.3 Đổ bóng……………………………………………………………….21 1.4.4 Méo do chuyển đổi cự ly nghiêng thành cự ly mặt đất………………...21 1.4.5 Vết lốm đốm…………………………………………………………..21 1.5 Độ phân giải ảnh radar………………………………………………………22 1.6 Kết luận chương…………………………………………………………….23 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ THU NHẬN DỮ LIỆU CỦA ẢNH SAR………………………………………………………………………….....24 2.1 Mô hình hệ thống của tạo ảnh radar theo cự ly……………………………..24 2.1.1 Mô hình hệ thống………………………………………………………..24 2.1.2 Khôi phục hàm mục tiêu theo cự ly……………………………………….26 2.2 Mô hình hệ thống tạo ảnh broadside SAR theo cự ly ngang………………..28 2.2.1 Mô hình hệ thống………………………………………………………….28 2.2.2 Nguyên lí pha dừng……………………………………………………….33 2.2.3 Biến đổi Fourier không gian của đáp ứng mục tiêu theo cự ly ngang……35 2.2.4. Khôi phục hàm mục tiêu theo cự ly ngang………………………………39 2.3 Thu thập dữ liệu, lấy mẫu và phổ công suất của ảnh radar…………………42 2.3.1 Phổ công suất tần số Doppler được số hóa………………………………..43 2.4 Kết luận chương…………………………………………………………….44 CHƯƠNG 3: XỬ LÝ RANGE-DOPPLER TRÊN ẢNH SAR…………………45 3.1 Tạo dữ liệu ảnh SAR………………………………………………………..45 3.2 Tổng hợp mảng dự liệu ảnh broadside SAR………………………………48 3.2.1 Trường hợp đơn mục tiêu………………………………………………...48 3.2.2 Trường hợp đa mục tiêu………………………………………………….51 3.3 Xử lý Range-Doppler của dữ liệu SAR…………………………………….56 3.3.1 Nén cự ly…………………………………………………………………57 3.3.2 Xoay góc…………………………………………………………………58 3.3.3 Điều chỉnh di chuyển ô cự ly……………………………………………..59 3.3.4 Nén phương vị……………………………………………………………61 3.4 Kết luận chương…………………………………………………………….62 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ NỘI SUY TRÊN ẢNH SAR…………………………….64 4.1 Xử lý miền số sóng của dữ liệu SAR……………………………………….64 4.2 Nội suy trực tiếp từ các mẫu có khoảng cách không đều…………………….67 4.3 Xử lý nội suy Stolt của dữ liệu SAR………………………………………..69 4.3.1 Mô hình hệ thống của broadside SAR với sáu mục tiêu………………….73 4.3.2 Tổng hợp mảng dữ liệu broadside SAR…………………………………..75 4.4 Khôi phục dữ liệu ảnh radar vệ tinh…………………………………………77 4.5 So sánh giữa Range-Doppler và nội suy Stolt ttrong xử lý dữ liệu SAR…….84 4.6 Kết luận chương…………………………………………………………….89 KẾT LUẬN…………………………………………………………………….90 PHỤ LỤC 1……………………………………………………………………..91 PHỤ LỤC 2……………………………………………………………………..92 PHỤ LỤC 3……………………………………………………………………..93 PHỤ LỤC 4……………………………………………………………………..94 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………95 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu hình của (a) một stripmap SAR và (b) một scan SAR Hình 1.2 Radar hình ảnh với (a) spotlight SAR và (b) interferometric SAR Hình 1.3 Hình học radar ghi hình ảnh dạng stripmap Hình 1.4 Hình học của a) broadside SAR và squint SAR Hình 1.5 a) Radar hình ảnh b) xung radar và phản xạ nhận được Hình 1.6 a) Dữ liệu cự ly radar đơn kênh b) mảng dữ liệu ảnh radar kích thước MxN Hình 1.7 Cấu hình của hệ thống broadside SAR Hình 1.8 Hệ thống broadside SAR đơn giản Hình 1.9 Tín hiệu phản xạ từ mục tiêu điểm (a) trước khi nén cự ly và (b) sau khi nén cự ly Hình 1.10 Broadside SAR với nhiều mục tiêu Hình 1.11 Cự ly nghiêng R(u) theo vị trí radar u cho ba mục tiêu khi các cự ly (a) bằng nhau và (b) khác nhau Hình 1.12 Broadside SAR với mục tiêu duy nhất Hình 1.13 a) Mẫu bức xạ từ một mạng ăng ten điển hình; (b) phần thực của tín hiệu LFM. Hình 1.14 (a) Độ rộng búp sóng 3-dB của mẫu bức xạ từ một dải anten điển hình; (b) phần thực của tín hiệu LFM có trọng số theo biên độ Hình 1.15 Tần số Doppler và nhiều mục tiêu Hình 1.16 Tần số Doppler theo cự ly nghiêng cho đơn mục tiêu. Hình 1.17 Tần số Doppler theo cự ly nghiêng cho nhiều mục tiêu Hình 1.18 Biến dạng của hình ảnh radar Hình 1.19 Các ô phân giải của một radar nhìn về 1 phía Hình 2.1 Hình học của radar tạo ảnh theo cự ly Hình 2.2 Hàm mục tiêu lý tưởng Hình 2.3 Lọc phối hợp để tạo ảnh theo cự ly Hình 2.4 Một hàm số mục tiêu được khôi phục f (x) Hình 2.5 (a) Một hệ thống tạo ảnh radar theo cự ly ngang điển hình; (b) một hệ thống được đơn giản Hình 2.6 Mối quan hệ giữa các búp sóng radar và các mục tiêu Hình 2.7 Mối quan hệ giữa tín hiệu thu và tín hiệu tham chiếu Hình 2.8 Tính toán giới hạn dải tần số không gian. Hình 2.9 Bộ lọc phối hợp để tạo ảnh Hình 2.10 Tạo tín hiệu radar I – Q Hình 2.11 Phổ tần số Doppler của broadside SAR Hình 3.1 Mô hình hệ thống tạo ảnh radar Hình 3.2 Một hệ thống SAR đơn giản để tạo ra ảnh radar Hình 3.3 Hệ thống broadside SAR đơn mục tiêu để tạo ra ảnh radar Hình 3.4 Mảng tín hiệu thu được từ hình 3.3 Hình 3.5 Mảng tín hiệu nhận được đơn giản hóa và số hóa từ hình 3.4 Hình 3.6 Dạng sóng của phần thực và phần ảo của tín hiệu LFM đối xứng băng gốc. Hình 3.7 Dạng sóng của tín hiệu băng gốc nhận được từ hình 3.3 Hình 3.8 Các mảng tín hiệu nhận được từ hình 3.2 Hình 3.9 Một mảng tín hiệu đơn giản và số hóa từ hình 3.8 Hình 3.10 Dạng sóng của tín hiệu nhận được riêng lẻ từ hình 3.9 Hình 3.11 Dạng sóng của các tín hiệu nhận được từ hình 3.10 Hình 3.12 Sơ đồ khối của thuật toán Range-Doppler Hình 3.13 (a) M×N mảng dữ liệu 2D; (b) hàng thứ m của mảng dữ liệu 2D Hình 3.14 Hoạt động của một góc quay Hình 3.15 Mảng tín hiệu được nén cự ly trong miền tần số Range-Doppler Hình 4.1 Phân phối dữ liệu trước (a) và sau chuyển đổi (b) Hình 4.2 Phân phối dữ liệu trước (◦) và sau nội suy (•) Hình 4.3 Sơ đồ khối của thuật toán nội suy Stolt Hình 4.4 Mô hình hệ thống broadside SAR với sáu mục tiêu Hình 4.5 Mảng tín hiệu thu được dựa trên hình 4.4 Hình 4.6 Dạng sóng của phần thực của tín hiệu phản xạ riêng lẻ dựa trên hình 4.4 Hình 4.7 Dạng sóng phần thực và phần ảo của tín hiệu băng gốc vệ tinh nhận được Hình 4.8 Hình ảnh của tín hiệu vệ tinh nhận được sau khi nén cự ly Hình 4.9 Ảnh của tín hiệu được nén cự ly trong miền tần số range-Doppler Hình 4.10 Ảnh radar sau khi nén lượng lớn Hình 4.11 Ảnh radar sau khi nén phương vị vi sai Hình 4.12 Ảnh radar được xử lý bằng thuật toán range Doppler Hình 4.13 Ảnh radar được xử lý bằng kỹ thuật nội suy Stolt Hình 4.14 Ảnh radar được xử lý bằng thuật toán Range-Doppler