基于HLA的斜视机载SAR成像仿真

摘要

合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)仿真系统的建立将为SAR的系统设计、性能分析及系统的优化提供重要的手段和工具。同时，由于基于高层体系结构HLA(High Level Architecture)的分布式仿真系统具有良好的互操作性、可重用性、灵活性、可扩充性和协同性。因此利用HLA技术框架来建立SAR仿真系统对SAR发展研究具有重大意义。
　　 本论文对基于HLA的斜视机载SAR分布式仿真技术进行了研究。首先分析和研究了适合于斜视情况下机载SAR的距离多普勒算法(RD：Range Doppler)和ChirpScaling(CS)算法，然后设计了分布式仿真联邦中的数据整理联邦成员和信号处理联邦成员。主要内容为：
　　 l.介绍了分布式仿真系统的发展和SAR成像研究的发展状况
　　 2.介绍了SAR成像的基本原理和其二维分辨率原理，分析了斜视情况下机载SAR的系统特性，研究了斜视情况下的RD算法和CS算法。
　　 3.介绍了HLA技术框架，根据软件的开发流程，以联邦开发和执行过程模型FEDEP(Federation Development and Ececute Process Model)为基础，介绍了斜视机载SAR仿真联邦的开发过程。
　　 4.在基于HLA的斜视机载SAR分布式仿真系统框架下，设计了RD和CS成像算法的数据整理联邦成员和信号处理联邦成员，并用C++语言对两种算法进行了类的封装，同时还对两个联邦成员进行了测试。
　　 5.根据设计好的联邦成员，把其加入到仿真的联邦中进行联机仿真，通过对仿真结果进行分析，验证了整个系统的设计与实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1分布式交互仿真的发展简介

1.1.1分布式交互仿真的发展

1.2课题研究背景

1.2.1 SAR的发展史

1.2.2 SAR成像的特点和应用

1.2.3斜视SAR成像的研究状况

1.3论文的总体结构

第二章机载SAR的成像原理

2.1机载SAR成像的理论模型

2.2机载SAR的二维分辨特性

2.2.1距离分辨率特性

2.2.2方位分辨率特性

2.3机载SAR聚焦与非聚焦

2.4机载SAR的成像模型和回波信号模型

2.4.1机载SAR的成像模型

2.4.2机载SAR的回波信号模型

2.5机载SAR的距离徙动

2.6本章小结

第三章斜视机载SAR的系统特性和成像算法

3.1斜视机载SAR回波信号的二维频域耦合

3.1.1距离向傅里叶变换

3.1.2方位向傅里叶变换

3.2斜视机载SAR多普勒频率特性

3.3斜视机载SAR方位向分辨率

3.4斜视机载SAR脉冲重复频率的选择

3.5斜视机载SAR的RD算法

3.5.1距离压缩

3.5.2二次距离压缩

3.5.3距离徙动校正

3.5.4方位压缩

3.6斜视机载SAR的CS算法

3.6.1 CS算法原理

3.6.2 CS处理细节

3.7计算机仿真结果及算法性能比较

3.7.1目标成像仿真

3.7.2成像质量评估及算法性能比较

3.8本章小结

第四章基于HLA的分布式斜视机载SAR仿真系统介绍

4.1 HLA技术框架的基本介绍

4.1.1 HLA的组成和特点

4.1.2 HLA的基本思想

4.1.3联邦运行支撑环境

4.1.4联邦开发和执行过程模型

4.2基于HLA的斜视机载SAR仿真系统总体框架的设计

4.2.1斜视机载SAR仿真系统联邦开发的目的

4.2.2斜视机载SAR仿真系统联邦开发的概念模型

4.2.3斜视机载SAR仿真系统框图

4.2.4斜视机载SAR仿真系统层次结构

4.2.5斜视机载SAR仿真系统的运行过程

4.3本章小结

第五章基于HLA斜视机载SAR成像联邦成员的开发

5.1引言

5.2 RD成像算法数据整理联邦成员的设计

5.2.1距离压缩参考函数的封装

5.2.2二次距离压缩参考函数的封装

5.2.3方位压缩参考函数的封装

5.2.4 RD参考函数内存容器的封装

5.3 RD成像算法信号处理联邦成员的设计

5.3.1距离向傅氏变换的封装

5.3.2方位向傅氏变换的封装

5.3.3 RD成像处理内存容器封装

5.4 CS成像算法数据整理联邦成员的设计

5.4.1 CS相位因子的封装

5.4.2距离压缩和徙动校正因子的封装

5.4.3方位压缩因子的封装

5.4.4 CS因子容器的封装

5.5 CS成像算法信号处理联邦成员的设计

5.5.1方位向傅氏变换的封装

5.5.2距离向傅氏变换的封装

5.5.3 CS成像处理内存容器的封装

5.6成像处理联邦成员的测试

5.6.1白盒测试

5.6.2黑盒测试

5.7本章小结

第六章分布式仿真系统测试及仿真结果分析

6.1分布式仿真系统的运行环境

6.2联邦仿真结果

6.3本章小结

第七章结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果