星机双基地SAR同步技术研究

摘要

本文的研究对象为星机双基地SAR( Spaceborne/Airborne Bistatic Hybrid SAR,SA-BiSAR)系统,一种非对称体制双基地SAR系统,其结合了星载SAR系统覆盖面广、隐蔽性强和机载SAR系统机动灵活、分辨率高等优点,无论在军事或者民用领域,都有较高的研究和应用价值。以德国为代表的西方发达国家已经展开了一系列SA-BiSAR系统试验,并取得了令人鼓舞的成果。然而,SA-BiSAR系统要走向实用化仍面临诸多难题,同步问题便是其中之一。并且,由于非对称性,SA-BiSAR系统的同步技术与对称体制双基地SAR系统有很大差别。目前,同步问题已成为SA-BiSAR系统迈向实用化所面临的艰巨挑战。
　　针对SA-BiSAR系统的同步技术,本文展开了深入研究,主要工作如下:
　　1.对SA-BiSAR系统的主要技术参数进行了分析,这些技术参数包括:空间分辨率、信噪比、成像时间、场景长度、合成孔径时间和测绘带。并结合这些参数,对现有文献中提出的工作模式进行了分析。
　　2.针对现有SA-BiSAR系统空间同步方法的不足,提出基于多波束接收模式的空间同步方案。分析了SA-BiSAR系统空间同步的必要性,给出了所提空间同步方案的理论推导和实现步骤,通过信噪比、场景长度和方位分辨率等性能参数与“双宽波束模式”进行了对比分析,验证了基于多波束接收的同步方法的有效性。同时,对由“事前误差”引起的成像场景偏移以及由“事中误差”引起的收发波束指向偏移进行了仿真,进一步证明了该空间同步方案的可行性。
　　3.详细分析了时间同步误差的来源、模型以及影响。借鉴现有理论成果,设计了一种基于直达波的SA-BiSAR系统时间同步方案,给出了方案的具体实现步骤。为提取线性时间误差漂移率,设计了一种高效的多普勒质心估计算法,适用于实时处理。最后,以基于2D-PSP的RD成像算法进行仿真,结果表明:经时间同步误差补偿后的成像性能有较大改善。
　　4.详细分析了频率/相位同步误差的来源、模型以及影响。借鉴现有理论成果,设计了一种基于直达波的SA-BiSAR系统频率/相位同步方案,给出了方案的具体实现步骤。为提取每一个脉冲对应的随机误差项,设计了一种估计基线距离的方法。最后,以基于2D-PSP的RD成像算法进行仿真,结果表明:经频率/相位同步误差补偿后的成像性能有较大改善。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外发展状况

1.3 论文内容安排

第二章 星机双基地SAR系统参数与工作模式分析

2.1 系统主要技术参数

2.2 现有工作模式简介与分析

2.3 本章小结

第三章 星机双基地SAR系统空间同步技术

3.1 空间同步必要性分析

3.2 基于“多波束接收模式”的空间同步方案

3.3 同步性能分析

3.4 空间同步误差分析

3.5 本章小结

第四章 星机双基地SAR系统时间同步技术

4.1 时间同步误差分析

4.2 基于直达波的时间同步方案

4.3 时间同步仿真

4.4 本章小结

第五章 星机双基地SAR系统频率/相位同步技术

5.1 频率/相位同步误差分析

5.2 基于直达波的频率/相位同步方案

5.3 频率/相位同步仿真

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果