機(jī)載合成孔徑雷達(dá)大斜視成像算法研究.pdf

1、機(jī)載斜視合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture radar，簡(jiǎn)稱SAR)是一種波束指向前方或者后方并且斜視角可以達(dá)到幾十度的合成孔徑雷達(dá)。機(jī)載斜視SAR可以利用雷達(dá)散射截面與方位角的相關(guān)性從而提供地表結(jié)構(gòu)信息，并且由于其靈活的波束指向，從而可以通過一次飛行實(shí)現(xiàn)敏感區(qū)域的多次成像。正是因?yàn)闄C(jī)載斜視SAR具備這些方面的潛力，使其在軍事識(shí)別和目標(biāo)定位等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。
　　然而，由于斜視模式下包含大距離徙動(dòng)（range

2、cell migration，簡(jiǎn)稱RCM）和大的多普勒中心頻率，使斜視情況下的成像算法隨著斜視角的增大而變得復(fù)雜。盡管目前有許多關(guān)于斜視SAR的算法，比如距離多普勒算法(range Doppler，簡(jiǎn)稱RD)以及改進(jìn)算法、chirp scaling(CS)算法等。但是當(dāng)斜視角較大時(shí)，距離向和方位向之間存在嚴(yán)重的耦合，使得這些算法只適合處理小斜視角和中等斜視角情況。其他的算法比如ωk算法，HSS算法和非線性CS算法都可以處理大斜視角情況，

3、但是它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。ωk算法理論上可以處理任何大斜視情況，但是其復(fù)雜的插值操作限制了其實(shí)際應(yīng)用。HSS算法是一種適合大斜視情況下的成像算法，但是其子孔徑操作增加了其算法的復(fù)雜性。此外，ωk算法和非線性CS算法需要大的脈沖重復(fù)頻率(pulse repetition frequency，簡(jiǎn)稱PRF)來避免方位混疊。
　　本文中我們對(duì)機(jī)載斜視SAR的成像幾何模型和回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，提出了一種適合大斜視角情況下的高效成像算法。由于

4、大的距離和方位向耦合，二維頻譜出現(xiàn)傾斜，因此需要一個(gè)大的PRF來避免方位混疊。這樣便增加了計(jì)算量和減小了測(cè)繪帶寬。此外，PRF的變化會(huì)導(dǎo)致頻譜的翻褶。在這個(gè)方法中，線性項(xiàng)距離徙動(dòng)校正（range cell migration correction，簡(jiǎn)稱RCMC）將二維頻譜校正，方位解調(diào)將頻譜搬移至基帶。最后，我們對(duì)二維成像算法進(jìn)行擴(kuò)展，使其適應(yīng)于三維成像并給出了仿真結(jié)果。
　　本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.斜視S

5、AR成像幾何模型、回波信號(hào)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)特性的研究。在已有一般成像幾何模型的基礎(chǔ)上，我們考慮了斜視角與斜視角在地面投影不同的區(qū)別，建立了更加精確的幾何模型，由此得到的回波數(shù)據(jù)也更加精確可靠。此外，我們對(duì)斜視SAR的多普勒特性以及距離徙動(dòng)等特點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。
　　2.斜視SAR二維成像算法的研究。由于波束指向不再垂直于載機(jī)飛行方向，斜視情況下的回波特性將不同于正側(cè)視SAR，方位向和距離向有嚴(yán)重的耦合。本文中提出的算法通過預(yù)先進(jìn)行