彈載SAR多種工作模式的成像算法研究.pdf

1、隨著精確制導(dǎo)武器在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中所扮演的角色日趨重要，高精度復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)成為了各國國防工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。在眾多復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)中，合成孔徑雷達(dá)(SAR，Synthetic Aperture Radar)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS，Inertial NavigationSystem)的組合由于其自身的眾多優(yōu)點(diǎn)正日益受到重視。裝備有SAR+INS導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)彈可以利用SAR獲得的高分辨率圖像與彈上計算機(jī)中存儲的參考圖像進(jìn)行景象匹配，計算出導(dǎo)彈實(shí)時位

2、置，對彈載INS的導(dǎo)航信息進(jìn)行誤差修正，達(dá)到提高導(dǎo)彈打擊精度的目的。但是，由于導(dǎo)彈的運(yùn)動特點(diǎn)與飛機(jī)、衛(wèi)星等傳統(tǒng)載體有很大區(qū)別，傳統(tǒng)的SAR成像算法在彈載SAR中難以直接使用。同時，為了給成像后的景象匹配提供足夠的目標(biāo)特征信息，彈載SAR需要具有大場景寬測繪帶成像的能力。此外，導(dǎo)彈在攻擊段要求SAR具有前視成像的能力，而前視特有的左右模糊問題給成像帶來了很大困難?；谝陨显?，本文針對多種工作模式下的彈載SAR成像算法進(jìn)行了研究，所取得的

3、主要研究成果為：
　　 1.研究了彈載掃描SAR模式下的寬測繪帶成像算法。以傳統(tǒng)的劃分子孔徑成像為思路，分析了掃描模式下的目標(biāo)回波信號特點(diǎn)，指出了成像面臨的兩個問題，即線性距離徙動的空變性和多普勒中心的空變性問題，并給出了子孔徑劃分的原則。接著，研究了改進(jìn)的子孔徑距離-多普勒成像算法，并針對實(shí)際需要推導(dǎo)了導(dǎo)彈存在側(cè)向移動時的子孔徑圖像幾何校正公式。最后通過點(diǎn)目標(biāo)仿真驗證了本文方法的有效性，為今后的景象匹配制導(dǎo)研究奠定了基礎(chǔ)。

4、r>　　 2.研究了彈載SAR下降段成像模型下的大場景成像算法。以全孔徑高分辨成像為思路，首先分析了基于級數(shù)反演法的彈載SAR回波信號二維頻譜中各相位項的空變特性，接著根據(jù)分析結(jié)果并結(jié)合CZT(Chirp-Z Transform)算法提出了成像算法的設(shè)計方案。然后，對改進(jìn)的CZT算法進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了最終的成像流程和運(yùn)算量分析。最后用仿真實(shí)驗驗證了算法的可行性。
　　 3.針對彈載SAR下降段大場景成像中存在的多變量耦合問題，

5、研究了一種參數(shù)化解耦方法。在已有的基于級數(shù)反演的彈載SAR下降段回波信號二維頻譜中，存在五個耦合變量，而傳統(tǒng)的SAR成像算方法只能處理其中三個變量。通過分析下降段信號特點(diǎn)和成像模型，分別利用公式的特殊形式和模型的幾何特征提出了一種將兩個額外變量用斜距變量進(jìn)行參數(shù)化解耦合的方法。在解耦后得到的新二維頻譜的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了CS(Chirp Scaling)算法。最后通過仿真驗證了本章所提方法能有效的提高距離向的成像精度，可以完成距離向擴(kuò)展大場

6、景的成像需求。
　　 4.以全孔徑高分辨為成像目的，研究了一種彈載SAR下降段的信號二維頻譜分析方法。針對彈載SAR下降段成像信號模型的特點(diǎn)，通過借鑒星載SAR曲線軌跡成像方法，對斜距公式進(jìn)行了合理近似，然后利用此公式直接推導(dǎo)信號的二維傅里葉變換，再利用經(jīng)典的卡爾丹公式解得信號的駐相點(diǎn)，最后得到了信號的二維頻譜表達(dá)式。接著，在此二維頻譜的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了相應(yīng)的成像算法，最后通過仿真驗證了所提頻譜和算法的有效性。
　　 5.針