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双基地高超音速弹载SAR可用性与算法研究

李宁  
【摘要】:本文以双基地弹载SAR应用为研究背景,一方面研究了以超高音速导弹为载体的情况下,双基地SAR回波信号通过弹体外部等离子体后,幅频特性与相频特性的变化规律及其对线性调频信号处理的影响;另一方面采用层层深入的方式,分析了SAR成像从单基地到双基地移不变模式、从双基地移不变模式到双基地移变模式回波信号二维频谱变化的特点和可能解决成像问题的途径。 1、提出了电磁波通过高超音速导弹外部等离子体的后幅频特性与相频特性的计算方法。指出了复数折射角的物理含义;利用阻抗法推导了平行极化电磁波与垂直极化电磁波在不同入射角的情况下通过非均匀等离子体后能量衰减的计算公式,并讨论了相频特性对线性调频信号处理的影响。从能量衰减和信号处理角度为SAR应用于高超音速导弹的可行性给出了决策依据。 2、提出了双基地SAR平行航迹等速模式的一种Chirp Scaling算法。指出双基地模式下,仍然存在精度较高的距离模型,但它是与双基角有关的一个变量;研究了该空间构型下的Chirp Scaling因子选择的问题,指出双基地移不变模式下,Chirp Scaling算法仍然具有类似单基地算法的物理含义,分析其实际空间构型的物理特征对于提高算法性能仍有重要意义。 3、提出了双基地SAR平行航迹非等速模式的回波信号二维频域闭合解析解的求解方法。指出该模式下回波信号的多普勒变化信息已经不能被直接利用,这种模式下的距离迁移算法需要二维高精度的频域插值运算,复杂度高运算量大,采用处理单基地SAR回波相位的处理方法仅能够将插值运算由二维降至一维。从理论角度说明了追求移变模式双基地SAR的二维频域解析式仅具有理论意义,寻找运算效率和精度较高的近似方法才是解决实际问题的途径。 4、提出了双基地高超音速导弹在前视俯冲加速运动条件下的一种Chirp-Z成像方法,并分析了算法的适用条件。该算法对高超音速导弹中制导具有较好的适用性,也可以用于末制导。


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