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双基地合成孔径雷达成像方法的研究

李枫  
【摘要】: 本文以并轨双基地Chirp Scaling算法为主线,一方面研究了该算法的改进方法,另一方面将与Chirp Scaling算法对应的Frequency Scaling算法推广到一般轨线构型双基地SAR成像。 一、简要阐述了双基地SAR的研究背景和意义。对已有的双基地SAR成像算法作了详细的分类和说明,并指出构造双基地SAR成像算法所应解决的基本问题和研究并轨双基地SAR成像算法的特殊意义。 二、指出回波信号的距离-多普勒表达式所包含的3个基本函数是分析Chirp Scaling算法的基础。利用方位向和距离向的解耦合特性直接从点目标二维谱中推导出具有闭合解的方位向调制函数。利用瞬时多普勒频率与波束斜视角的对应关系构造出一种具有闭合解的距离弯曲因子。通过时域去距离走动抑制了距离弯曲因子和距离向等效调频斜率的动态范围,提高了算法的动态性能。 三、将分数维Fourier变换引入到并轨双基地Chirp Scaling算法的距离向处理中提高了算法的距离向分辨率。证明了基于分数维Fourier变换的分数匹配滤波器在一定条件下对失配有抑制作用。利用联合求解的方法导出了分数维Chirp Scaling算法的旋转角和Chirp Scaling因子。通过保留距离向分数维Fourier变换产生的RVP提高了方位向分辨率。 四、证明了点目标二维谱和系统传递函数的对应关系。分析了SAR成像算法的误差源。指出推导并轨双基地SAR成像算法的2个主要困难和实现高效成像的2个前提条件。在此基础上,将基本的变尺度方法引入到并轨双基地Chirp Scaling算法中改善了算法的距离向压缩性能。 五、将补偿瞬时斜距实现轨线二维旋转的方法推广到三维旋转,并将它与速率转换的方法结合起来,从而实现了从一般轨线构型双基地SAR数据到并轨双基地SAR数据的转化,然后利用并轨双基地SAR成像算法成像。通过构造适当的参考函数和频域补偿函数得到了推广的并轨双基地Frequency Scaling算法。利用具有闭合形式的徙动因子和二次距离压缩函数改进了并轨双基地Frequency Scaling算法的成像性能和计算效率。


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