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星载聚束模式合成孔径雷达系统研究

高祥武  
【摘要】:聚束模式是合成孔径雷达的一种工作模式,是实现小区域高分辨率成像的有效手段,在军事领域具有较强的应用价值。目前西方发达国家研制成功了机载和星载聚束式合成孔径雷达系统,并且已经用于军事装备。我国研制成功了机载聚束式合成孔径雷达的实验系统,正在积极研制机载实用系统,但是在星载领域的系统研究方面几乎还是一片空白。鉴于星载聚束式合成孔径雷达在军事领域的重要地位以及我国国防建设日益强烈的需求,本文对其进行了系统深入的研究。 本文在分析星载聚束式合成孔径雷达特点的基础上,建立了星载聚束式合成孔径雷达简化空间几何模型、回波信号模型、系统关键参数选择理论依据、天线波束指向实时控制、回波模拟和成像处理等一系列理论框架和系统方法,形成了星载聚束式合成孔径雷达系统较为完整的理论体系。 论文的主要贡献有: 1) 将局部球地球假设和局部圆轨道假设引入星载合成孔径雷达传统空间几何模型,结合工程应用实际情况,建立了星载聚束式合成孔径雷达简化空间几何模型,该简化模型具有很强的代表性,又不失问题的一般性,大大简化了系统问题的研究。 2) 根据简化模型推导了雷达到目标的瞬时距离方程,结合零多普勒中心频率和对称多普勒频谱的要求,推导了合成孔径中心位置的理论公式,给出了合成孔径起止点位置确定方法,得出星载聚束式合成孔径雷达为斜视聚束模式工作的结论。 3) 在系统参数选择方面,论文采用简化模型,结合地球自转推导出适用于星载斜视聚束模式合成孔径雷达的方位分辨率、合成孔径长度、天线尺寸的计算公式;将方位降采样原理作为星载聚束式合成孔径雷达系统脉冲重复频率选择的理论依据,得到与星载条带模式合成孔径雷达脉冲重复频率选择一致的方法。 4) 在天线波束指向实时控制研究中,提出了广义聚束概念,定义了聚束因子、效率函数等用于描述广义聚束模式合成孔径雷达的参数;在分析偏航牵引对波束控制影响的基础上,给出天线波束指向实时控制的 星载聚束模式合成孔径雷达系统研究 理论依据。 5)研究了斜视聚束式合成孔径聚焦半径,得出与正侧视聚束模式聚焦半 径相一致的理论公式。 6)论文给出了星载聚束式合成孔径雷达回波模拟的详细过程和实验结 果;研究了适用于星载聚束SAR的成像算法。 关键字:合成孔径雷达,星载,聚束模式,脉冲重复频率,回波模拟,成像算法。


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