機(jī)載高分辨SAR成像與定位技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)（SAR）是一種有源微波傳感器，能夠全天時(shí)、全天候?qū)χ付▍^(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)距離高分辨率二維成像，作為一種重要的遙感工具被廣泛應(yīng)用在戰(zhàn)場(chǎng)偵察和民用測(cè)繪等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著 SAR技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到不斷擴(kuò)展，SAR不僅僅能夠?qū)χ付▍^(qū)域超高分辨率二維成像，而且能夠提供場(chǎng)景中目標(biāo)的精確位置信息。
　　極坐標(biāo)格式算法（PFA）因其在成像效率較高和易于結(jié)合運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)确矫嫘阅軆?yōu)異而被廣泛應(yīng)用，尤其適合大斜視角超高分辨率成像。距

2、離徙動(dòng)成像算法（RMA）作為一種最精確的成像算法，特別適合大場(chǎng)景高分辨率成像，本文深入研究這兩種算法并處理多個(gè)型號(hào)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。在工程實(shí)踐中由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度有限，并不能準(zhǔn)確測(cè)量載機(jī)的非平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，一方面在超高分辨率成像中，引起殘余距離徙動(dòng)（RRCM）導(dǎo)致目標(biāo)兩維散焦，另一方面引起SAR定位精度下降。在高分辨率寬幅成像中，由于距離向幅寬較寬，空變運(yùn)動(dòng)誤差的補(bǔ)償也是個(gè)難題。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有算法做進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，解決機(jī)載SAR系統(tǒng)研制過(guò)程中

3、遇到的問(wèn)題。
　　論文第一章首先介紹本文的研究背景和意義，然后回顧SAR技術(shù)的發(fā)展，分析SAR超高分辨率成像技術(shù)和SAR定位技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，最后介紹本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　論文第二章研究機(jī)載SAR高分辨率成像算法。首先建立SAR回波信號(hào)模型，在此模型的基礎(chǔ)上分別研究PFA和RMA。在PFA中，利用距離向尺度變換代替距離維插值，并引入空變后處理補(bǔ)償波前彎曲帶來(lái)的相位誤差。針對(duì)RMA，研究結(jié)合兩步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腞MA，并分別

4、通過(guò)點(diǎn)目標(biāo)仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證這兩種算法。
　　論文第三章研究RRCM校正算法。首先結(jié)合PFA分析殘留運(yùn)動(dòng)誤差的解析關(guān)系，揭示RRCM的來(lái)源。其次針對(duì)低頻的RRCM，采用子孔徑圖像相關(guān)法擬合出RRCM并進(jìn)行補(bǔ)償。針對(duì)高頻的RRCM，在一維逆濾波自聚焦算法的基礎(chǔ)上提出一種基于孤立強(qiáng)點(diǎn)目標(biāo)的二維逆濾波的自聚焦方法，可以有效校正RRCM和精確估計(jì)相位誤差。
　　論文第四章研究機(jī)載高分辨率寬測(cè)繪帶SAR成像算法。首先詳細(xì)分析空變運(yùn)

5、動(dòng)誤差的影響，在此基礎(chǔ)上分別研究?jī)煞N空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法，一是距離分子帶的ERMA；二是基于數(shù)值計(jì)算的空變運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償算法。針對(duì)條帶成像，研究基于圖像域分塊的條帶PGA算法。
　　論文第五章針對(duì)機(jī)載SAR自主定位技術(shù)展開(kāi)研究。首先分析機(jī)載SAR的定位精度，推導(dǎo)定位誤差的解析公式。其次研究基于距離多普勒模型的定位方法。并提出一種新的自主定位方法，通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，驗(yàn)證該方法可以大幅提高機(jī)載SAR定位精度。在此基礎(chǔ)上提出基于最小二乘