基于Legendre展开的SAR成像算法研究

摘要

在目前的SAR成像算法中，一般采用Taylor多项式对回波信号二维频谱进行展开。在正侧视和小斜视模式下，一般展开至二次项。在忽略三次项的同时，增大了回波信号频谱近似误差。对于大斜视高精度SAR成像，该方法已经难以满足高分辨成像要求，需要对回波信号二维频谱进行更高精度的近似。
　　 论文以弹载SAR为研究背景，对正侧视和斜视模式的特性经行了研究和分析。针对距离多普勒算法(RD算法)和Chirp Scaling(CS算法)算法，提出了一种将Legendre多项式应用于其中，对回波信号二维频谱进行展开，提高相位近似精度，获得高质量SAR图像的方法。针对正侧视和斜视模式，本文推导了基于Legendre展开的RD算法和CS算法流程，给出了相位补偿函数。并通过点目标仿真，对该理论进行了验证。
　　 论文主要包括以下内容：
　　 (1)针对正侧视SAR和斜视SAR，本文建立了其空间几何模型，推出了点目标和载机之间的距离公式，计算了两者的合成孔径长度。在此基础上，详细推导了两者的回波信号二维频谱。
　　 (2)在正侧视和小斜视模式下，本文研究了基于Legendre展开的RD算法。推导了算法流程中的三个相位补偿函数。通过点目标仿真，对比了基于Legendre展开的RD算法和基于Taylor展开的RD算法，验证了基于Legendre展开的RD算法的正确性和对算法性能提高的有效性。同时，本文还从相位近似误差的角度详细分析了Legendre多项式对算法性能提高的必然性。
　　 (3)提出了将Legendre多项式应用于正侧视和斜视模式下的CS算法。详细分析了算法的理论，推导了算法的流程，给出了三个和Legendre多项式相关的相位补偿函数。通过点目标仿真，对比了基于Legendre展开的斜视CS算法和基于Taylor展开的斜视CS算法，验证了在正侧视模式下将Legendre多项式应用于CS算法的正确性和有效性。证明了在大斜视模式下，Legendre多项式能对算法性能进行改善的结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究目的和意义

1.2 SAR发展现状

1.3弹载SAR国内外发展状况

1.4本文的主要工作及安排

第二章正侧视SAR和斜视SAR的对比和分析

2.1引言

2.2空间几何模型

2.3距离模型

2.4合成孔径长度

2.5回波的二维频谱

2.6小结

第三章基于Legendre展开的RD成像算法研究

3.1引言

3.2正侧视RD成像算法

3.2.1基于Taylor展开的正侧视RD算法

3.2.2基于Legendre展开的正侧视RD算法

3.3斜视RD成像算法

3.3.1基于Taylor展开的斜视RD算法

3.3.2基于Legendre展开的斜视RD算法

3.4仿真结果分析

3.4.1正侧视成像结果

3.4.2斜视成像结果

3.4.3相位近似误差分析

3.5小结

第四章基于Legendre展开的CS成像算法研究

4.1引言

4.2正侧视CS成像算法

4.2.1基于Taylor展开的正侧视CS算法

4.2.2基于Legendre展开的正侧视CS算法

4.3斜视CS成像算法

4.3.1基于Taylor展开的斜视CS算法

4.3.2基于Legendre展开的斜视CS算法

4.4仿真结果分析

4.4.1正侧视成像结果

4.4.2斜视成像结果

4.5小结

第五章结论与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果