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机载合成孔径雷达斜视角成像算法的研究

樊玉娟  
【摘要】:合成孔径雷达是微波成像体系的一种,它在微波遥感领域中具有显著的地位。合成孔径雷达在成像过程中具有全天时的特征;而微波是一种电磁波,它具有很强的透射性能力,不管是什么天气,对微波影响很小,所以合成孔径雷达同时具备全天候成像的特征。合成孔径雷达还可呈现出二维高分辨率图像的优点,它现已被广泛的应用于民用领域和军事领域。本文将机载合成孔径雷达斜视角成像算法作为主要的研究内容,在成像过程中主要针对距离多普勒算法(RD)、Chirp Scaling (CS)算法进行仿真研究。主要进行了以下几部分工作: 首先分析了机载斜视SAR成像研究的价值及存在的意义。文章研究价值主要体现在二个方面,其一是机载斜视SAR波束转向非常灵活,它可以提高载机飞行平台的安全性与隐蔽性。其二是机载斜视SAR可以多次成像,先对目标前方成像然后对目标后方再次成像,它可以对成像区域灵活的选择。 其次对机载SAR脉冲压缩技术进行了详细的讨论,以理论和仿真实验为基础,分别对线性调频信号和脉冲压缩前后的信号做了仿真,对仿真图进行分析可知旁瓣会对成像质量产生影响,因此,消除旁瓣是非常有必要的。还从分辨率、旁瓣比、多普勒中心频率、多普勒调频率、距离徙动等方面分别分析了它们对图像质量的影响。 接着建立了机载斜视SAR几何模型和回波信号模型,详细分析了回波信号的由来,并对不同斜视角的点目标回波信号做了仿真,对仿真图还从斜视角对图像的影响和生成回波信号不同形状的影响因素做了分析。 最后研究了机载斜视RD算法和CS算法,针对原有RD算法存在的不足,提出了适合于高分辨率机载斜视SAR要求的改进的斜视RD算法,此改进算法可以有效地抑制旁瓣的干扰。将改进算法与原有斜视RD算法和CS算法在不同点目标和实测飞行数据进行仿真比较,通过仿真验证了此改进算法的可行性和有效性,可以达到令人满意的效果。


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