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线阵三维SAR成像算法研究及仿真

张东浩  
【摘要】: 线阵三维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像系统是合成孔径雷达新的研究领域之一,由于通常采用波束下视的工作方式,因此能克服二维SAR成像系统存在的阴影效应。该系统通过放置在切航迹向的线阵、并利用合成孔径技术实现沿航迹向的高分辨力,利用波束形成技术实现切航迹方向的高分辨力,利用脉冲压缩技术获得高度向的高分辨力,进而获得目标点的三维信息。本文针对线阵三维SAR成像系统做了以下研究工作,分析了该系统的的成像原理,研究了该系统的成像算法,介绍了该系统的几种模式,最后分析了超分辨方法在三维SAR成像中的应用,主要内容为: 1、研究了阵列三维SAR成像系统的基本原理,分析了单发多收模式下的线阵三维SAR成像系统的系统模型及回波模型,研究了线阵三维SAR空间模糊函数,分析了阵列三维SAR成像系统的分辨率。 2、分别研究了基于单发多收机载线阵三维SAR成像系统的几种模式:下视模式,侧视模式,前视模式,分析了模式的优缺点。 3、针对单发多收下视模式下的机载线阵三维SAR成像系统,研究了三维SAR成像算法,包括三维BP成像算法和三维RD成像算法。分析了上述两种成像算法的算法原理及处理步骤,最后给出了仿真结果。 4、提出了三维CS成像算法,即传统的二维CS算法与波束形成原理相结合,从而实现三维成像。给出了CS因子的推导过程及算法步骤。最后通过仿真验证了该成像算法的有效性,并在成像效果和计算量两个方面与三维BP算法及三维RD算法进行对比,分析了算法的优缺点。 5、研究了超分辨算法应用于线阵三维SAR成像的处理方法。在研究了MUSIC算法(多重信号分类法)以及ESPRIT算法(旋转不变性信号参数估计法)两种超分辨方法的基础上,给出了超分辨算法应用于线阵三维SAR成像的处理流程。


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