基于子孔径的双基前视SAR成像算法

摘要

在自主导航、自主着陆以及灾害监测等应用领域，需要掌握飞行器正前方区域的地形地貌及目标情况，而单基合成孔径雷达(SAR)由于自身机理限制存在前视成像盲区。双基SAR由于收发分置，在适当的几何布局下能够形成等距离线和等多普勒线的近似正交，具备前视成像潜力，是目前雷达领域的研究热点。子孔径算法是通过将数据分块实现SAR成像的，由于录取时间由整合成孔径时间降低为子孔径时间，因此减少了运算量，符合SAR系统实时成像的要求。
　　本文围绕基于子孔径的双基前视SAR成像所涉及的回波建模、系统函数及成像方法等方面主要开展了以下研究工作：
　　1.针对双基前视SAR特定的空间几何布局，建立了回波模型，导出了距离历史，分析了距离徙动特性和多普勒特性，为后续成像算法提供了理论基础。
　　2.仿真分析了时延、调频斜率及带宽等因素对去斜和匹配滤波的影响，研究了去斜脉压的优势和局限性，并基于此研究了阶梯变换和OSA两种子孔径算法，分析了它们的适用范围和优缺点。
　　3.研究了双基前视SAR时域相关子孔径(Time Domain Subaperture Correlation,TDSC)算法，该算法通过划分参考信号在时域完成方位向聚焦，实现了双基前视SAR较精确成像。
　　4.提出了双基前视SAR阶梯变换算法(Step Transform Algorithm)，校正了大距离徙动，去除了高阶分量，通过采用级联 FFT处理方位向数据降低了计算量，且通过划分子孔径可减少耦合的影响。该算法与TDSC相比，具有更高的运算效率。
　　以上研究工作内容的有效性都通过仿真实验得到验证。结果显示，时域子孔径相关算法和阶梯变换算法可以有效地实现双基前视成像。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2研究动态

1.3本文的主要工作和创新

第二章 双基地前视SAR回波模型和信号特性

2.1 双基地前视SAR的工作模式

2.2双基前视SAR点目标响应及频谱

2.3双基前视SAR信号特性

2.4本章小结

第三章 双基前视SAR时域子孔径相关算法

3.1子孔径算法原理概述

3.2时域子孔径相关算法原理

3.3双基前视域子孔径相关算法

3.4 时域子孔径相关性能分析

3.5本章小结

第四章 双基前视SAR阶梯变换算法

4.1 阶梯变换算法

4.2双基前视SAR阶梯变换算法

4.3阶梯变换性能分析

4.4本章小结

第五章 结论和展望

5.1本论文研究总结

5.2工作展望

致谢

参考文献