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分布式SAR环境下GMTI关键技术的研究

严浩  
【摘要】:二十世纪九十年代美国提出了一种新的天基SAR体制——分布式SAR或星座SAR,这种雷达体制立即成为SAR领域研究新热点,受到世界各个国家的重视。这种雷达体制在理论上可以克服当前合成孔径雷达不可逾越的困难:无法同时获得宽测绘带和高分辨率SAR图像;SAR-GMTI过程中不能获得足够长的天线孔径以满足最小可检测速度的要求;SAR干涉测高不能有足够长的空间基线以满足人们需要的测高精度或则不能得到相关性足够好的干涉数据。而分布式SAR可以在单行过的情况下同时获得宽测绘带和高分辨率图像,以及得到长的多空间基线进而可以得到高的测高精度并满足最小可检测速度的要求。但是分布式SAR面临很多实现上的困难,例如空间阵列超稀疏分布、回波信号存在距离或/和多普勒模糊、存在阵列位置(基线)测量误差、发射功率限制等等。目前尚无在运行的分布式SAR系统,所以必须克服这些困难才能把这种雷达体制由理论变为工程实践。 本文研究了分布式SAR动目标检测系统的实现问题。主要内容可以归纳如下: (1)介绍了SAR的基本原理和成像算法,包括合成孔径原理和当前常用的雷达成像算法(RD算法、CS算法、NCS算法)。分别利用RD算法、CS算法进行点目标成像仿真和机载SAR雷达真实数据成像,然后仿真了NCS算法点目标成像。研究了SAR动目标的的回波特性,分析了动目标对SAR回波多普勒中心频率和多普勒调频率的影响以及对成像结果的影响。 (2)研究了如何仿真分布式SAR回波数据。首先研究了SAR面目标回波模拟的问题,从时域法和频域法分别对SAR面目标回波数据模拟进行了仿真。因为时域法是描述了SAR系统接收回波过程的方法,因此利用时域法进行了分布式SAR回波模拟。同时提出了一种基于空间非同时采样原理的分布式SAR回波模拟方法,并将动目标回波数据叠加到这种方法模拟的回波数据中,得到了含有动目标的分布式SAR回波数据。 (3)研究了多通道多像素联合动目标检测方法。因为基于空间非同时采样原理仿真的分布式SAR回波数据具有较高的相关性,因此利用该数据进行动目标检测处理。多通道多像素联合动目标检测是一种在图像域检测动目标的STAP算法。利用多个通道的多个像素构造杂波协方差矩阵,并利用最优空时自适应原理构造滤波权值,最后进行最优滤波并得到动目标检测结果。


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