聚束SAR波前弯曲校正及运动补偿算法研究

摘要

聚束式合成孔径雷达（Spotlight SAR）作为合成孔径雷达的一种常用的工作模式，依靠在对目标数据采集中波束始终照射目标区域而获得较长的合成孔径时间，从而克服了方位向分辨率限制，实现方位向高分辨率成像。
　　极坐标格式算法作为经典的聚束SAR成像算法，由于其算法简单且工程上容易实现，因此得到了广泛的应用。在应用 PFA算法对实测聚束 SAR数据实现成像处理的过程中，面临着三个主要问题：(1).如何在 PFA算法中实现对斜视工作下的插值处理；(2).如何对PFA算法中平面波前假设所带来的相位误差进行校正；(3).考虑如何解决由实测数据的不精确性及平台的非理想性所带来的散焦甚至失真。本文主要基于这三个问题进行了分析并分别提出了解决方案，内容概括如下：
　　1.介绍了聚束SAR的数据采集及回波存储的过程，分析了回波信号的相关特性，对实测雷达位置信息即GPS数据进行了预处理便于成像过程应用。
　　2.插值处理作为PFA算法中的关键部分，本文分别分析了正侧视及斜视工作方式下的插值处理过程，斜视下采取对空域采样点旋转后插值处理实现。
　　3.由于测量误差及雷达平台的非理想运动等原因会造成成像结果中出现散焦、虚影甚至失真的现象，需要对其进行进一步的运动补偿。本文中首先引入了ISAR成像中的距离对准技术，校正了由于测量误差导致的距离平动误差，消除了成像结果中的虚影现象。然后介绍了经典的PGA、MD自聚焦算法，并分析了传统自聚焦算法的不足，引入了MD-PGA算法并对其进行了改进，进一步改善了成像结果的聚焦效果。
　　4.针对PFA算法中的平面波前假设所带来的相位误差公式进行了推导，并分析了其在成像处理中所带来的影响。本文中主要介绍了空后滤波法实现对波前弯曲的校正，进一步改善了聚焦后的图像质量。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析

1.3 本文主要工作

第2章 聚束SAR成像原理分析

2.1 引言

2.2 聚束SAR回波数据获取及分析

2.3 聚束SAR的成像分辨率

2.4 GPS数据预处理

2.5 本章小结

第3章 极坐标格式算法

3.1 引言

3.2 PFA算法原理

3.3 正侧视下的插值算法

3.4 斜视下的PFA成像

3.5 本章小结

第4章 运动补偿算法

4.1 引言

4.2 距离对准算法

4.3 基于子孔径的PGA算法

4.4 本章小结

第5章 波前弯曲校正

5.1 引言

5.2 波前弯曲误差分析

5.3 空变后滤波处理算法

5.4 实测数据处理结果

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢