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机载双基地SAR同步与成像处理研究

黄钰林  
【摘要】: 双基地SAR技术成为目前雷达技术领域的前沿研究热点。它收发分置,发射站远距离发射,接收站可以承载于小型无人机平台,近距离接收,具有反侦察、抗干扰和生存力强的特点,可以显著提高合成孔径雷达的实战效能。论文针对机载双基地SAR的关键技术,主要开展了如下工作: 1)根据不同的波束指向、空间几何布局和飞行状态,研究了双基地SAR的工作模式及其特点,为回波建模提供了必要条件。针对平飞斜视工作模式,建立了回波信号模型。采用Loffeld模型,得到了回波精确的二维频谱。 2)针对机载双基地SAR空间分辨率问题,根据收发站运动对目标产生的合多普勒关系,导出了双基地SAR空间分辨率数学表达式,分析了分辨率的方向,揭示了空间分辨率的主要决定因素及空变特性。 3)针对机载双基地SAR时间、频率和相位同步问题,分析了同步误差对成像的影响,定量地给出了在一定分辨率条件下,同步误差的限制条件。提出了一种基于GPS的秒脉冲相位跟踪平滑技术,解决了相位跳变引起同步锁相环失锁的难题,实现了系统高稳定、高精度同步。 4)针对非同步条件下收发站不关联、信号不相参的问题,提出了一种恒虚警检测-滑窗跟踪技术,解决了双基地SAR回波捕获与跟踪难题,实现了非同步回波的采集与存储。 5)针对平台不规则运动和姿态扰动严重影响成像质量的问题,提出了一种配合双基地扩展CS算法的运动补偿算法,解决了双基地SAR平台运动和姿态误差引起图像散焦的难题。设计了一种高精度导航和姿态测量系统方案,为基于硬件平台的双基地SAR运动补偿技术提供了一种解决途径。 6)设计了机载双基地SAR实验系统方案。突出双基地特点,采用典型工作模式,完成了成像实验,得到了国内第一幅车载、机载双基地SAR图像。验证了同步技术、成像算法和运动补偿算法的有效性。


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