基于編隊衛(wèi)星的高分辨率微波成像技術研究.pdf

1、編隊衛(wèi)星是近年來航天技術領域出現(xiàn)的一種利用多顆衛(wèi)星編隊飛行實現(xiàn)空間任務的新概念。編隊衛(wèi)星SAR系統(tǒng)以編隊衛(wèi)星為載體，充分利用各顆小衛(wèi)星接收的SAR信號之間的相干性，實現(xiàn)高分辨率成像、三維地形圖成像、運動目標成像等功能。隨著小衛(wèi)星技術的迅速發(fā)展，編隊衛(wèi)星SAR已成為國內(nèi)外研究的熱點之一。 高分辨率微波成像技術是編隊衛(wèi)星SAR的一個重要研究方向，本論文力圖深入研究基于編隊衛(wèi)星的高分辨率微波成像技術，在不增加雷達發(fā)射機帶寬、不改變雷達

2、天線尺寸的情況下獲得高分辨率的雷達圖像。 本文首先分析了限制傳統(tǒng)單星SAR系統(tǒng)空間分辨率提高的因素，并結合星載SAR高分辨率成像的原理，詳細分析了主動方式和被動方式下編隊衛(wèi)星SAR系統(tǒng)實現(xiàn)高分辨率成像的模式，給出了不同情況下對基線的要求。 本文結合雷達的分辨率定義，根據(jù)編隊衛(wèi)星SAR系統(tǒng)的回波信號數(shù)學模型，提出了編隊衛(wèi)星SAR系統(tǒng)模糊函數(shù)的概念，給出了模糊函數(shù)的數(shù)學推導。在此基礎上對幾種特殊構型的編隊衛(wèi)星SAR系統(tǒng)模糊函

3、數(shù)進行了仿真，分析了影響編隊衛(wèi)星SAR系統(tǒng)分辨率的因素。模糊函數(shù)概念的提出為系統(tǒng)分辨性能的分析和編隊構型的優(yōu)化設計提供了依據(jù)。 本文利用多顆衛(wèi)星接收的回波信息和統(tǒng)計信息，對編隊衛(wèi)星高分辨率SAR系統(tǒng)的信號處理方法進行了研究。文中首先分析了傳統(tǒng)匹配濾波算法在編隊衛(wèi)星SAR系統(tǒng)成像中的應用，然后給出了最大似然濾波、維納濾波、卡爾曼濾波用于編隊衛(wèi)星SAR成像處理的原理和具體方法，詳細分析了信噪比對不同成像算法的影響。此外，文中結合空域

4、濾波方法對維納濾波算法進行了改進，克服了編隊SAR中維納濾波處理的運算量隨著接收機數(shù)目增多而急劇增大的問題，有效地提高了算法效率。 本文結合編隊衛(wèi)星的軌道模型和構型要求，以SAR系統(tǒng)分辨率性能為優(yōu)化準則，給出了應用遺傳算法對衛(wèi)星的編隊構型進行優(yōu)化設計的具體方法。仿真結果表明遺傳算法用于編隊衛(wèi)星構型優(yōu)化能夠充分利用衛(wèi)星資源實現(xiàn)較好的SAR分辨率。文中還對編隊衛(wèi)星構型優(yōu)化遺傳算法的并行性進行了分析，描述了并行遺傳算法中的信息流和流程