SAR極坐標格式處理波前彎曲補償方法研究.pdf

1、合成孔徑雷達（SyntheticApertureRadar,簡稱SAR）具有二維高分辨率成像能力，能夠全天時、全天候、遠距離對目標進行成像，在軍事和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。成像算法是SAR實現(xiàn)高分辨率的核心。在眾多時域和頻域算法中，極坐標格式算法（PolarFormatAlgorithm,簡稱PFA）因其計算效率高且易于結(jié)合運動補償?shù)葍?yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。但傳統(tǒng)PFA存在波前彎曲近似，成像結(jié)果幾何保真度和有效成像場景大小都受到一定限制。同

2、時，高的方位向分辨率意味著大孔徑，雷達平臺的機動飛行難以避免，導致PFA的波前彎曲誤差補償更加困難。
　　雙基SAR系統(tǒng)中，發(fā)射機和接收機分置使得回波信號的多普勒相位歷史較為復雜，在補償雙基PFA波前彎曲時會產(chǎn)生新的問題。本文討論核心是極坐標格式算法波前彎曲誤差補償，針對上述問題，研究比較了基于空變后處理的方法和基于數(shù)字聚束的方法，同時為提高算法效率，分析了可以利用尺度變換原理（PrincipleofChirpScaling,簡稱

3、PCS）實現(xiàn)PFA二維重采樣。
　　第一章是緒論，主要介紹了單基和雙基SAR技術(shù)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，并介紹了本文的研究背景和主要工作。
　　第二章主要研究了基于尺度變換原理的PFA。首先介紹了PFA算法原理，并從距離徙動校正的角度解釋了二維重采樣的過程，分析了極坐標格式轉(zhuǎn)換過程中距離向和方位向重采樣的尺度變換本質(zhì)；然后對基于PCS的PFA算法流程進行了分析推導，并通過仿真實驗從算法效率、成像質(zhì)量等方面對基于插值的PFA和基

4、于PCS的PFA進行了比較。
　　第三章主要研究了基于空變后處理的PFA。首先對造成波前彎曲的相位誤差進行分析，這是對平面波前假設(shè)進行補償?shù)幕A(chǔ)；然后利用該相位模型，構(gòu)造了空變?yōu)V波器，對散焦效應(yīng)進行補償，同時通過圖像域的重采樣校正幾何失真，擴大了PFA成像的有效聚焦范圍。
　　第四章主要研究了基于數(shù)字聚束技術(shù)的PFA。首先對數(shù)字聚束預濾波處理的流程進行了介紹，并針對其運算量過大的問題進行了適應(yīng)性改進；然后對PFA中使用數(shù)字聚

5、束的算法流程進行了分析推導，并提出了一種改進的方法；最后通過仿真實驗分析了大機動條件下，基于數(shù)字聚束PFA相較于空變?yōu)V波PFA的優(yōu)越性。
　　第五章主要研究了雙基PFA波前彎曲誤差補償?shù)膯栴}。首先介紹了雙基聚束SAR成像幾何關(guān)系和雙基PFA處理流程；然后基于雙基回波信號相位的泰勒展開式，分析了雙基PFA波前彎曲誤差的解析表達式，并設(shè)計空變?yōu)V波器應(yīng)用于雙基PFA圖像聚焦；最后，對數(shù)字聚束方法運用于雙基PFA的注意事項進行了詳細介紹。