فهرست مطالبعنوان صفحه فهرست شكلهاتفهرست علايم و نشانههاخفصل1- مقدمه11-1- پیشگفتار11-2- تاریخچه41-3- انواع SAR51-3-1- Strip-Map SAR51-3-2- Spot SAR51-3-3- Scan SAR81-4- مروری بر کارهای انجام شده101-5- هدف از انجام تحقیق111-6- نوآوری تحقیق121-7- ساختار تحقیق12فصل2- مدل و روابط طراحی132-1- تفکیک‌پذیری در راستای برد142-2- پالس مدوله شده با سیگنال LFM162-3- تفکیک‌پذیری در راستای زاویه سمت192-4- مقایسه آرایه‌های واقعی با آرایه‌های مصنوعی232-5- هندسه دید از کنار برای رادار دهانه ترکیبی 252-6- ویژگی‌های سیگنال SAR282-7- طیف سیگنال302-8- معیار انتخاب فرکانس تکرار پالس362-9- معادله رادار در SAR37فصل3- الگوریتم های تشکیل تصویر413-1- الگوریتم RDA423-2- الگوریتم CSA473-2-1- شرحCS493-2-2- بکارگیری CS در RCMC533-3- جبران سازی‌حرکت56فصل4- طراحی سیستمی رادار دهانه ترکیبی 594-1- مدولاسیون موج پیوسته‌ی LFM604-2- الگوریتم پیشنهادی برای جبرانسازی حرکت614-2-1- استفاده از مسیر تقریب خطی در جبرانسازی مسیر حرکت حامل654-3- نیازمندی‌های طراحی664-4- باند فرکانسی684-5- فرستنده و گیرنده714-5-1- فیلتر های گیرنده724-5-2- نمونه برداری764-5-3- سیگنال به نویز گیرنده794-5-4- حساسیت گیرنده814-6- بلوک دیاگرام سیستمی824-7- واحد STC854-8- حجم حافظه‌ی مورد نیاز864-9- پردازش سیگنال87فصل5- شبیه سازی و نتایج895-1- شبیه سازی و نتایج الگوریتم RDA برای سه هدف نقطه‌ای895-2- مدل اهداف975-3- استخراج تصویر در محیط نویزی985-4- شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی برای جبرانسازی خطای حرکت1015-5- مسیر دو پاره خطی1035-5-1- مسیر چند پاره خطی1055-5-2- مسیرسینوسی107فصل6- نتیجه گیری1156-1- پیشنهادات116فهرست مراجع119واژه نامه‌ی انگليسي به فارسي123واژه نامه‌ی فارسي به انگليسي125 فهرست شكلهاعنوان صفحه شکل 1-1- تصویر اپتیکی (تصویرسمت چپ)و تصویر تهیه شده توسط SAR(تصویر سمت راست) از یک مکان...................................... 1شکل 1-2- رابطه بین حد تفکیک پذیری در سمت با پهنای پرتو آنتن 3شکل 1-3- Strip-Map SAR........................................ 6شکل 1-4- Spot SAR............................................ 7شکل 1-5- بیشترین زمان پرتو افکنی(مشاهده) در مد strip-map SAR.. 7شکل 1-6- Scan SAR........................................... 8شکل 1-7- نمایش مسیر مرور آنتن............................ 9شکل 2-1- نمایش تفکیک پذیری سلولی........................ 13شکل 2-2- تفکیک‌پذیری برد................................. 14شکل 2-3- ایده اصلی فشرده سازی پالس در فرستنده........... 16شکل 2-4- (a) پالس LFM در حوزه زمان (b)پالس LFM در حوزه زمان فرکانس17شکل 2-5- بلوک دیاگرام سیستم PLFM......................... 17شکل 2-6- پردازش سیگنال LFM بر اساس DFT.................. 18شکل 2-7- نمایش فاصله رادار از یک پراکنده‌ساز خاص در هندسه دید از کنار..................................................... 21شکل 2-8- نمودار داپلری برای یک پراکنده‌ساز............... 22شکل 2-9- هندسه‌ی آرایه های واقعی یا مصنوعی............... 24شکل 2-10- الگوی تشعشعی برای آنتن روزنه واقعی و مصنوعی.... 25شکل 2-11- بررسی دید از کنار و دید عمودی.................. 26شکل 2-12- هندسه دید از کنار SAR.......................... 27شکل 2-13- هندسه دید از کنار با وجود زاویه لوچی........... 28شکل 2-14- تاثیر الگوی تشعشی آنتن در سیگنال دریافتی....... 30شکل 2-15- نمایش فاصله رادار از یک پراکنده‌ساز خاص بر حسب زمان 34شکل 3-1- گام‌های پیاده سازی الگوریتم RDA[6]............... 44شکل 3-2- گسترش IRW بر حسب زاویه لوچی در حالت پیاده سازی SRC و عدم پیاده سازی [6].............................................. 48شکل 3-3- گام‌های پیاده سازی الگوریتم CSA[6]............... 50شکل 3-4- تاثیر تابع اسکیل با فرکانس ثابت بر روی LFM[6]... 51شکل 3-5- عملکردتابع اسکیل با فرکانس خطی بر روی LFM[6].... 52شکل 3-6- مفهوم RCMC تفاضلی و فله‌ای [6]................... 54شکل 3-7- نمایش RCMC در فضای برد-داپلر [6]................ 55شکل 3-8- حرکت غیر ایده‌ال سکو............................ 56شکل 4-1- نمایش ساده ای از طیف داده‌های سطری SAR........... 62شکل 4-2- a -مسیر واقعی حرکت یک UAV تصویر b- مسیر تخمین زده شده با دوازده پاره خط[10].................................... 66شکل 4-3- بلوک دیاگرام پیشنهادی برای جبرانسازی حرکت سکو.. 67شکل 4-4- منحنی‌های گاما برای عوارض مختلف برحسب فرکانس [1]. 68شکل 4-5- نمایش رفتار عمومی ضریب انعکاس سطح با تغییر زاویه‌ی میل [1] 69شکل 4-6- ضریب انعکاس سطح برحسب زاویه‌ی گریزینگ در چند باند فرکانسی مختلف [1]................................................... 69شکل 4-7- بلوک دیاگرام فرستنده و گیرنده FM-CW............. 72شکل 4-8- قسمت حقیقی سیگنال چیرپ......................... 75شکل 4-9- قسمت موهومی سیگنال چیرپ........................ 75شکل 4-10- طیف‌نگاشت پالس ارسالی در زمان دو PRF............ 75شکل 4-11- طیف سیگنال میانگذر بعد از نمونه برداری با نرخ 77شکل 4-12- پاسخ فرکانسی فیلتر دیجیتال.................... 78شکل 4-13- برحسب برد................................. 79شکل 4-14- الگوی تشعشی آنتن بر حسب زاویه گرزینگ........... 80شکل 4-15- ضریب انعکاس سطح برای باند X.................... 80شکل 4-16- توان دریافتی در برد مطلوب...................... 82شکل 4-17- بلوک دیاگرام سیستمی............................ 84شکل 4-18- بهره‌ی STC بر حسب برد........................... 85شکل 4-19- بلوک دیاگرام پردازش سیگنال..................... 87شکل 5-1- بلوک دیاگرام پردازش سیگنال.................... 91شکل 5-2- سیکنال فشرده شده در برد........................ 91شکل 5-3- نمایش داده‌های فشرده شده در برد برای سه هدف نقطه‌ای92شکل 5-4- کانتور داده‌های فشرده شده در برد برای سه هدف نقطه‌ای 92شکل 5-5- سیگنال‌های دریافتی از هدف سه نقطه‌ای در حوزه‌ی برد داپلر93شکل 5-6- کانتور داده‌های حوزه‌ی برد-داپلر برای سه هدف نقطه‌ای94شکل 5-7- طیف داپلر سیگنال دریافت شده از هدف A بعد از RCMC94شکل 5-8- نتیجه حاصل از RCMC در حوزه‌ی برد -داپلر.......... 95شکل 5-9- کانتور داده‌ها در حوزه‌ی برد –داپلر بعد از RCMC... 95شکل 5-10- نتیجه حاصل از فشرده سازی در سمت................ 96شکل 5-11- کانتور داده‌های فشرده شده در برد و سمت.......... 97شکل 5-12- RCS مدل شده برای هواپیما...................... 98شکل 5-13- سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده که در برد فشرده شده است..................................................... 99شکل 5-14-کانتور سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده که در برد فشرده شده است.............................................. 99شکل 5-15- سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده در حوزه‌ی برد –داپلر قبل از RCMC.............................................. 100شکل 5-16- سیگنال‌های دریافتی از هواپیمای مدل شده در حوزه‌ی برد –داپلر بعد از RCMC.............................................. 100شکل 5-17- استخراج تصویر هواپیما......................... 101شکل 5-18- شیفت داپلر سیگنال در مسیر غیر ایده‌ال خطی...... 102شکل 5-19- سناریوی مسیر دو پاره‌خطی....................... 103شکل 5-20- طیف داپلر سیگنال دریافت شده a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده............................................ 104شکل 5-21- سیگنال فشرده شده در سمت a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده.................................................. 104شکل 5-22- نمایش سیگنال جبران شده در مسیر دو پاره خطی در محدوده‌ی کوچکتر..................................................... 105شکل 5-23- سناریوی مسیر چند پاره خطی..................... 105شکل 5-24- طیف داپلر سیگنال دریافت شده a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده............................................ 106شکل 5-25- سیگنال فشرده شده در سمت a) سیگنال جبران نشده b) سیگنال جبران شده.................................................. 106شکل 5-26- نمایش سیگنال جبران شده در مسیر چند پاره خطی در محدوده‌ی کوچکتر..................................................... 107شکل 5-27- سناریوی مسیر سینوسی........................... 107شکل 5-28- طیف داپلر سیگنال دریافت شده a) سیگنال دریافت شده درمسیر سینوسی b) سیگنال دریافت شده در.............................. 108شکل 5-29- سیگنال فشرده شده در سمت بدون جبران سازی....... 109شکل 5-30- سیگنال فشرده شده در سمت جبرانسازی شده با هفت پاره خط109شکل 5-31- مسیر تقریب زده شده سینوسی با هفت پاره خط...... 110شکل 5-32- سیگنال بکار رفته برای جبرانسازی مسیر سینوسی( تقریب با هفت پاره خط)............................................. 110شکل 5-33- طیف داپلر سیگنال جبران شده با چهل پاره خط..... 111شکل 5-34- سیگنال فشرده شده در سمت ، جبران شده با چهل پاره خط 111شکل 5-35- سیگنال فشرده شده در سمت ، جبران شده با چهل پاره خط، نمایش داده شده در محدوده‌ی کوچکتر........................... 112شکل 5-36- تصویر تشکیل شده از سه هدف نقطه‌ای بعد از جبرانسازی مسیر سینوسی..................................................... 112شکل 5-37- نمایش سیگنال فشرده شده a) سیگنال فشرده شده با مسیر ایده‌ال b) سیگنال فشرده شده‌ی.................................... 113 فهرست جدولهاعنوان صفحهجدول 2‑1- خواص سیگنال در حوزه زمان [6]................... 35جدول 2‑2- خواص سیگنال در حوزه برد-داپلر[6]............... 35جدول 2‑3- خواص سیگنال در حوزه فرکانس [6]................. 36جدول 4‑1- ضرایب فیلتر دیجیتال شاخه‌های I و Q............... 78 فهرست علايم و نشانههاعنوان علامت اختصاريCSChirp ScalingCSAChirp Scaling AlgorithmDDSDirect Digital SynthesizerGPSGlobal Positioning SystemINSInertial Navigation SystemLFMLinear Frequency ModulationLOSLine Of SightPGDPhase Gradient AlgorithmPLFMPulsed Linear Frequency ModulationPOSPPrinciple Of Stationary PhasePRFPulse Repetition FrequencyQPEQuadratic Phase ErrorRCMRange Curvature MotionRCSRadar Cross SectionRCMCRange Curvature Motion CompensationRDRange DopplerRDARange Doppler algorithmSARSynthetic Aperture RadarSOSSecond–Order SectionsSRCSecondary Range CompressionSTCSensitive Time ControlAlgorithm فصل1- مقدمهسیستمهای SAR[1]برای تهیه‌ی عکس‌های دو بعدی و سه بعدی با کیفیت بالا از عوارض زمین، در هر شرایط آب وهوائی بکارمی‌روند. تصویر شکل 1-1 نمونه‌ای از عکس تهیه شده توسط رادار SAR است. همانطور که ملاحظه می‌شود تصویر تهیه شده توسط رادار SAR، متفاوت از تصاویر اپتیکی است. بدست آوردن اطلاعات از این تصاویر نیاز به مهارت است. در حقیقت تصویر تشکیل شده توسط رادار SAR استخراج پروفایل [2]RCS سطح زمین است. در تصویر تهیه شده توسط SAR ، هرجا که RCS سطح زمین بیشتر بوده تصویر روشن‌تر و برعکس برای نقاطی با RCSکمتر، تصویر تاریک تر است. در این سیستم‌ها رادار بر روی یک هواپیما یا یک ماهواره که سکو[3]شکل 1-1- تصویر اپتیکی (تصویرسمت چپ)و تصویر تهیه شده توسط SAR(تصویر سمت راست) از یک مکاننامیده خواهد شد، سوار می‌شود. به خاطر حجم بسیار بالای پردازش سیگنال مورد نیاز برای سیستم SAR معمولا پس از جمع آوری سیگنال‌های لازم توسط رادار، پردازش و استخراج تصویر در ایستگاه زمینی صورت می‌گیرد.تشکیل تصویر از سطح زمین نیازمند داشتن حد تفکیک‌پذیری[4] مناسب در دو بعد عمود بر هم(برد[5] و متقاطع برد[6]) است. تفکیک پذیری در راستای برد با بکارگیری سیگنال با پهنای باند بالا، قابل دستیابی است. در بعد متقاطع ، حد تفکیک‌پذیری به طول آنتن وابسته است. برای داشتن تفکیک‌پذیری بالا در این بعد، آنتی با طول فیزیکی بزرگ نیاز است تا انرژی دریافتی را در یک پرتو باریک متمرکز کند. پهنای پرتو آنتن در راستای سمت[7] یا بعبارتی بعد متقاطع بر برد، حد تفکیک پذیری را تعیین می‌کند. در شکل 1-2 رابطه بین حد تفکیک پذیری در سمت با پهنای پرتو آنتن نشان داده شده‌است.حد تفکیک پذیری در سمت به کمترین فاصله بین دو هدف در سمت اطلاق می‌شود که آن دو هدف توسط رادار از هم قابل تمایز باشند.پهنای پرتو در آنتن ، با توزیع جریان یکنواخت از رابطه زیر بدست می‌آید[1]: