雙基地SAR與線陣SAR原理及成像技術(shù)研究.pdf

1、由于具有全天候、全天時等優(yōu)點，合成孔徑雷達(SAR)在地球觀測、環(huán)境監(jiān)測及軍事偵察等方面具有重要意義。為提高SAR系統(tǒng)性能，擴展其應(yīng)用水平，國際上開展了新型SAR技術(shù)研究。雙基地合成孔徑雷達是指發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)位于不同平臺上的新型合成孔徑雷達。與單基地SAR相比，雙基地SAR具有可獲得目標(biāo)區(qū)域非后向散射特征、系統(tǒng)設(shè)計靈活及便于接收機隱身設(shè)計等優(yōu)點。線陣SAR是指通過平臺運動與陣列天線合成虛擬二維面陣天線，并結(jié)合脈沖壓縮技術(shù)獲得觀測場景

2、散射系數(shù)三維分布的新型合成孔徑雷達。線陣SAR可實現(xiàn)對觀測區(qū)域的三維成像；并能有效解決傳統(tǒng)SAR存在的陰影效應(yīng)，實現(xiàn)對陡變地形的觀測。因此，作為兩種新型合成孔徑雷達，雙基地SAR和線陣SAR具有廣泛的軍事和民用前景。 本文在國家自然基金和國家863項目支撐下，開展了雙基地SAR和線陣SAR原理與成像處理技術(shù)研究。 在原理研究方面，本文從回波信號空域特征入手，采用矢量分析技術(shù)，利用“等距離歷史集”、“投影(橢)圓”、“投影

3、線”、“模糊函數(shù)”、“模糊域”等概念建立了單基地SAR和雙基地SAR從三維觀測空間到二維圖像空間的映射關(guān)系，解釋了合成孔徑雷達成像的本質(zhì)，討論了不同模式下雙基地SAR分辨率的空變特征。通過對模糊函數(shù)的分析，研究了全陣元線陣SAR原理。針對全陣元線陣SAR系統(tǒng)復(fù)雜、成本高的缺點，提出了單激勵線陣SAR系統(tǒng)。從回波信號空域特征入手，解釋了單激勵線陣SAR具有三維成像能力的原因，并對其模糊函數(shù)進行了分析，發(fā)現(xiàn)了影響單激勵線陣SAR模糊函數(shù)的主

4、要因素：線陣長度和天線相位中心切換模式。研究了周期函數(shù)和偽隨機切換模式對單激勵線陣SAR模糊函數(shù)的影響，并采用拉格朗日乘數(shù)法，對單激勵線陣SAR天線相位中心切換模式進行了優(yōu)化設(shè)計，獲得了最小均方誤差準(zhǔn)則下的最優(yōu)設(shè)計。 在成像處理方面，本文研究了雙基地SAR時域成像處理技術(shù)，實現(xiàn)了對雙基地SAR實測數(shù)據(jù)成像處理，獲得了雙基地SAR圖像。分析了運動誤差對移變雙基地SAR成像的影響，為移變雙基地SAR運動參數(shù)估計方法研究提供了重要的理

5、論指導(dǎo)。針對雙基地SAR分辨率的空變特征，提出了基于變尺度逆傅里葉變換的雙基地SAR距離-多普勒算法，為移變雙基地SAR快速算法設(shè)計提供了新的思路。研究了線陣SAR及單激勵線陣SAR時域成像處理技術(shù)，實現(xiàn)了單激勵線陣SAR實測數(shù)據(jù)成像處理，獲得了觀測場景的三維圖像，驗證了單激勵線陣SAP原理的正確性。針對線陣SAR圖像為三維空間中某特定連續(xù)曲面的特點，提出了基于曲面預(yù)測的線陣SAR快速成像算法，大大提高了線陣SAR成像處理效率。最后，基