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双基地聚束SAR成像算法及运动补偿研究

李荦  
【摘要】: 合成孔径雷达(SAR)作为一种高分辨、全天时、全天候的遥感工具,对国防技术现代化和国民经济建设有非常重要的意义。聚束式合成孔径雷达是SAR的一种高分辨率成像模式,它可以获得比传统条带SAR更高的方位向分辨率。随着现代战争对雷达系统工作性能的要求越来越高,发展出了机载双基地模式、星机联合双基地模式等新兴的雷达工作模式。本论文结合这两种工作模式研究了双基地聚束SAR的成像原理及其高分辨率成像算法的相关理论和关键技术,主要研究工作包括: 1、建立了双基地聚束SAR在任意飞行模式下的几何模型与回波信号模型,对双基地聚束SAR回波信号的距离历史进行了讨论;分析了双基地聚束SAR系统参数与分辨率的理论关系;阐述了针对聚束SAR回波信号预处理的意义和方法。 2、提出了一种基于Chirp Z变换的机载双基地聚束SAR极坐标格式成像算法:分析了传统极坐标格式成像算法,推导了利用Chirp Z变换实现SAR成像的理论依据;建立了一般飞行模式下双基地聚束SAR的几何模型和回波信号模型;推导这种工作模式下双基地SAR的距离历史的极坐标表示形式;给出成像算法流程及各步骤的具体参数取值;通过仿真试验给出成像结果,验证算法的有效性。 3、改进了一种适用于星机联合双基地聚束SAR成像的距离徙动成像算法:给出了星机联合双基地聚束SAR的几何模型和回波信号模型;引入星机平台间的多普勒频率比例系数,利用LBF-E的方法解决了星机联合SAR系统驻定相位时间点解析式难以获取的问题;通过对二维频谱表达式进行相位分解后,采用匹配滤波、STOLT插值和变尺度逆傅里叶变换高效地实现了距离单元迁移校正和成像处理;最后通过仿真试验验证了算法的有效性。 4、针对系统两平台运动过程中存在的距离空变轨迹误差,利用二维频域模型以及频域成像算法的特点,给出了一种在成像处理过程中对运动误差进行补偿的方法。这种运动补偿方法能够与成像算法有机的结合,可有效消除运动误差对成像质量的影响。


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