双基前视SAR快速时域成像算法研究

摘要

雷达前视成像在自主着陆、物资空投及战场侦察等方面有着广阔的应用前景。双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar，BiSAR)收发天线分置在两个平台，构型灵活，适当的几何布局条件下可以实现单基SAR不能完成的前视成像。以后向反投影(Back Projection, BP)算法为代表的SAR时域成像算法相对于频域算法具有适用于任何构型的优势，但 BP算法运算量较大，所以研究双基前视SAR快速时域成像算法具有重要意义。
　　本论文围绕着双基前视SAR快速时域成像算法的相关问题，主要开展了以下的研究工作：
　　(1)研究了移不变双基前视聚束 SAR构型下的回波性质和成像二维分辨率特性，为后续算法的分析和设计奠定了基础。
　　(2)研究了双基前视 SAR的 BP成像算法和基于因式分解的快速后向反投影(Fast Factorized Back Projection, FFBP)算法，并实现了两种算法的精确成像。
　　(3)提出了基于方位等间距坐标的FFBP算法。根据双基前视SAR等距-等多普勒线的分布，每级子图像的方位向由在局部椭圆极坐标系采样变为在地面直角坐标系采样。从而实现了对FFBP算法运算效率上的优化。
　　(4)研究了基于FFBP算法的运动补偿方法。对SAR收发双站进行运动误差建模，通过对回波相位补偿，将弯曲的实际路径补偿到理想直线路径，使FFBP算法在航姿存在一定误差的情况下仍然可以成像。
　　(5)提出了双基前视 SAR扩展场景回波时域快速模拟方法。通过对扩展场景中像素点的合并，对回波的插值、近似以及叠加操作，完成回波的模拟。本算法相对于传统回波时域模拟算法在运算效率上提升显著。
　　以上算法均通过仿真实验进行了验证。结果表明，本论文提出的算法能够很好的完成双基前视SAR成像和扩展场景的回波模拟。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外现状及发展态势

1.3 论文的结构安排

第二章 双基前视SAR成像原理

2.1 双基前视SAR系统概述

2.2 双基前视SAR回波模型

2.3 双基前视SAR的分辨率分析

2.4 本章小结

第三章 双基前视SAR快速时域成像算法及其补偿方法

3.1 传统时域后向反投影算法

3.2 双基前视SAR的FFBP算法

3.3 基于方位等间距坐标的FFBP算法

3.4 基于FFBP算法的运动补偿方法

3.5 本章小结

第四章 双基前视SAR扩展场景回波时域快速模拟方法

4.1 距离时域脉冲相干法

4.2 扩展场景回波时域快速模拟方法

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

硕士期间取得成果