机载斜视双基合成孔径雷达成像算法研究

摘要

机载斜视双基SAR其收发分离的灵活配置使得其对点目标进行成像能够获取丰富的散射信息同时具有强大的抗干扰能力。但是，这种灵活的几何构型同时导致了强烈的距离-方位空变特性，也使得成像处理更为复杂，难度更高，传统的SAR成像技术很难满足其要求。 针对机载斜视双基 SAR不同的回波特性，本文从移不变和移变两种不同的几何构型出发，对机载斜视双基SAR成像算法进行了研究，主要工作和创新点如下： 移不变双基 SAR虽然相对更加安全、更富有灵活性，但其成像处理算法却比传统单基SAR困难得多。发射机与接收机分离使得距离徙动（Range Cell Migration，RCM）特性相比传统单基SAR更为复杂，不仅是距离空变的线性依赖关系；距离向距离空变的二次距离压缩（Secondary Range Compression，SRC）是另一个处理难点。 针对这些问题，本文提出了基于改进NLCS的移不变双基SAR成像算法。首先对移不变双基SAR中的距离徙动进行了深入分析，对NLCS算法作了进一步改进以消除距离徙动的二阶成分以及二次距离压缩中的距离空变特性；为了克服距离衰落获得更好的方位聚焦效果用了一个改进的NLCS方程；并且用二次CS操作还原了成像点目标的实际位置。本文改进的算法不必进行插值，计算量小，效率高。仿真结果表明相比传统NLCS，本文基于改进NLCS的SAR成像算法极大地提高了机载移不变双基SAR成像的聚焦性能。 移变双基 SAR发射机与接收机之间相对位置随方位时间变化导致其多普勒调频率是方位空变的，不仅如此，发射机与接收机不同的运动矢量直接导致两者相对同一点目标具有不同的多普勒调频特性。方位空变的多普勒调频特性会造成无法对成像场景区域内的点目标进行批量计算，从而导致聚焦处理效率低下，不利于实时成像，更无法进行精确高效的区域成像操作。 针对移变双基 SAR中的方位空变问题，本文提出了一种基于椭圆模型的机载移变双基SAR成像算法。首先对移变双基SAR方位空变特性作了深入分析，并提出一种椭圆模型精确有效地描述了机载移变双基SAR的方位空变特性，基于此推导出了一套能够用于机载移变双基SAR回波数据处理的成像算法。仿真结果表明，相比传统的算法，所提出的椭圆模型不仅揭示了机载移变双基SAR回波数据的方位空变特性，而且对回波的方位空变特性给出了更精确的解析式描述，基于此模型推导出的移变双基SAR成像处理算法也具有更好的聚焦效果。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容和结构安排

第2章 双基斜视SAR成像基础

2.1 机载斜视双基SAR几何构型

2.2 机载斜视双基SAR回波信号模型

2.3 SAR图像重建理论

2.4 空间分辨率分析

2.5 本章小结

第3章 基于改进NLCS的机载移不变双基SAR成像算法

3.1 引言

3.2 移不变双基SAR信号模型

3.3 改进的NLCS算法

3.4 实验仿真及结果分析

3.5 本章小结

第4章 基于椭圆模型的机载移变双基SAR成像算法

4.1 引言

4.2 移变双基SAR信号模型

4.3 距离向处理

4.4 基于椭圆模型的算法推导

4.5 仿真实验

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录