利用多普勒分辨的连续波SAR成像方法研究

摘要

传统合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)采用宽带脉冲波形，为适应平台小型化、轻型化以及低功耗的发展要求，出现了调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,简称FMCW)SAR，这两种体制SAR均依赖宽带波形提供的高距离分辨率。论文主要研究利用多普勒分辨的连续波SAR成像方法，该方法利用连续波信号本身具有的高多普勒分辨率进行成像，不依赖发射波形的带宽，适用于窄带连续波SAR，在基于外部机会照射源的无源雷达领域也具有较好的应用前景。
　　论文第一章回顾连续波(Continuous wave,简称CW)SAR的发展历程和现状，介绍传统CW SAR成像方法，并给出本文的研究背景和主要研究内容。
　　论文第二章首先从波方程出发，推导通用雷达回波模型；然后建立可利用多普勒分辨的SAR成像数据模型，并分析该模型的特点；继而给出基于多普勒分辨的滤波反投影成像方法，通过对点扩展函数进行分析，剖析成像本质，并推导影响成像分辨率的主要因素。发射信号载频越高，信号积累时间越长，平台运动速率增大，都会提高成像分辨率，而SAR平台与目标间距离越远，分辨率降低。最后从成像视线方向和成像分辨率这两方面，与利用距离分辨的传统SAR成像方法进行对比。
　　论文第三章通过仿真实验，验证利用多普勒分辨的CW SAR成像方法的可行性，明确各参数对成像性能的影响。仿真中以单频连续波为例，采用不同的载机配置，分别对点目标和区域目标进行仿真成像，并且针对固定的载机配置，逐一改变影响成像性能的各参数，给出成像结果，并进行对比分析。
　　论文第四章将利用多普勒分辨的CW SAR成像方法应用于FMCW SAR，给出利用多普勒分辨的FMCW SAR成像算法。在单基模式下，采用不同带宽的FMCW信号对多点目标进行仿真成像，并对仿真结果进行对比分析，总结出利用多普勒分辨的CW SAR成像方法不受信号带宽限制，即使在窄带宽时也能获得良好距离分辨的特点。
　　论文第五章以全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)信号为例，探讨利用多普勒分辨的成像方法在基于外部照射源的SAR领域的性能特点。首先对GPS信号的模糊函数进行分析，获得GPS信号的延时和多普勒分辨特点。然后以GPS卫星发射和机载接收的双基SAR系统为例，进行仿真实验，总结出利用多普勒分辨的成像方法适用于无源SAR领域。
　　论文第六章对全文的研究工作进行了总结，并指出还需要进一步研究和解决的问题。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1引言

1.2 CW SAR发展现状

1.3传统CW SAR成像方法概述

1.4本文研究背景和主要研究内容

第二章 利用多普勒分辨的CW SAR成像方法

2.1引言

2.2回波模型

2.3成像原理

2.4成像性能分析

2.5本章小结

第三章 仿真实验验证与结果分析

3.1引言

3.2仿真设置

3.3点目标成像仿真结果及分析

3.4区域目标成像仿真结果及分析

3.5 本章小结

第四章 利用多普勒分辨的FMCW SAR成像方法

4.1引言

4.2成像算法

4.3 仿真验证

4.5本章小结

第五章 利用多普勒分辨的GPS SAR成像方法

5.1引言

5.2 GPS信号形式

5.3 GPS信号模糊函数分析

5.4 利用多普勒分辨的GPS SAR成像仿真

5.5本章小结

第六章 结束语

参考文献

致谢

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