双基合成孔径雷达成像方法研究

【摘要】： 双基SAR成像的主要难点在于解析的点目标二维频谱的求取。由于双基斜距历程包含了收发分量构成的双根号形式,无法沿用单基SAR中的成熟求取方法。双基SAR的点目标二维频谱问题一度是国内外研究的重点。目前,主要的点目标二维参考频谱包括适用于同航线的DMO方法、平行双基的GBF方法、任意构型的LBF方法和MSR方法等等。而各种算法之间有着本质的必然的联系,分析各种方法的等效性具有实际意义。本文主要研究了双基SAR的点目标频谱问题,并在此基础上提出了改进的成像方法。同时,考虑到星载SAR成像处理中点目标二维频谱的问题类似于双基,将级数反演方法推广到了星载高分辨成像所需的高阶相位历程中,得到了新的二维频谱。本文的主要内容如下: 1、给出了在同航线构型下GBF方法和DMO方法的等效性分析。我们从DMO等效单基的思想出发,重新推导得到GBF方法。指出在同航线构型下GBF的双基附加相位项等价于DMO的SMILE算子,而LBF方法由于存在近似不是直接等效于上述两种方法,同时指出了原文献中的理解误区。 2、研究了已有主要双基SAR的各种点目标二维频谱(即DMO,LBF,GBF,MSR等),讨论了各个方法相互的关系。通过机载仿真参数对各种双基SAR的点目标参考频谱的聚焦性能进行了评价。 3、提出了一种基于双基中MSR方法的适用于星载SAR的高阶解析点目标二维参考频谱。传统星载SAR成像是分布式双多基地SAR成像的基础,而高分辨宽幅星载SAR成像仍是目前研究的热点领域。本文总结了星载SAR成像算法,并将MSR方法推广到星载SAR的点目标参考频谱求取上,得到一种有效的星载SAR的高阶频域方法。 4、提出了一种适用于异种平台的任意构型双基SAR的改进的LBF方法。传统的LBF由于对双基相位进行了收发等分处理而存在了系统误差,对于平台特性(如速度)差异较大的双基系统(如轨道高度差异较大的星载双基系统和空天联合混合双基SAR)不再适用。基于对收发相位进行加权处理,成功得到了一种改进的加权LBF方法。星载和混合构型的参数仿真结果验证了该方法的有效性。在此基础上给出了一种基于双基项补偿的R-D算法。最后讨论了该方法在大斜视双基构型下的进一步改进,并给出了仿真结果。