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调频连续波SAR成像算法研究及模糊分析

魏芳  
【摘要】: 连续波雷达由于其具有重量轻,体积小,可靠性高等优点越来越受到人们的关注。调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)结合了连续波雷达技术和合成孔径技术,可以实现高分辨率的雷达成像,同时又可以满足成像雷达小型化、轻型化和经济化的发展要求,因此调频连续波SAR成像技术逐步成为人们关注的一个热点。 调频连续波SAR同脉冲SAR相比,由于其发射信号的差异,造成了两者在回波模型,成像处理以及模糊的表现等方面有所不同。对脉冲SAR和调频连续波SAR系统的不同特点进行分析,并研究适合于调频连续波SAR系统的成像处理技术及方法具有十分重要的意义。 本文首先分析了调频连续波SAR的基本原理。从调频连续波测距的角度分析了调频连续波SAR提高距离向分辨率的原理,从合成孔径的和频谱分析的角度分析了调频连续波SAR提高方位分辨率实现合成孔径处理的原理,并在此基础上推导了调频连续波SAR系统的回波模型。 在脉冲SAR基本成像算法——R-D算法和ω-k算法的基础上,研究了适合于调频连续波SAR系统的成像算法。针对调频连续波SAR系统存在的多普勒误差效应,详细分析了多普勒误差对调频连续波SAR成像系统的影响,并给出了具体的补偿方法。结合调频连续波SAR成像的特殊性,给出了适合于调频连续波SAR成像系统的改进的R-D算法和ω-k算法,详细分析了算法原理,给出了成像系统流程图,并对改进的R-D算法和ω-k算法进行了仿真实验。在此基础上,对调频连续波SAR成像算法与基本脉冲SAR成像算法进行了比较和分析。 针对调频连续波SAR的模糊问题,从回波窗口、系统参数设计、距离模糊比等角度分析了调频连续波SAR距离模糊的表现形式以及它与脉冲SAR距离模糊表现的不同。在此基础上,本文提出了一种在调频连续波SAR中利用码分来抑制距离模糊的方法,给出了具体的理论推导和仿真结果,证明了该方法的有效性。最后对调频连续波SAR的方位模糊也进行了分析,得出了调频连续波SAR是脉冲SAR的一种极限形式的结论。


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