MIMO-SAR陣列性能分析與并行化成像研究.pdf

1、多輸入多輸出合成孔徑雷達(dá)（MIMO-SAR）是具有三維分辨能力的新體制雷達(dá)，通過多發(fā)多收的工作模式獲得多于實際陣列數(shù)目等效陣元，極大減輕了系統(tǒng)的重量及成本。相對于傳統(tǒng)SAR，MIMO-SAR能下視成像，并克服傳統(tǒng)SAR的陰影遮擋問題，其中面陣MIMO-SAR能進(jìn)行正前視成像獲得目標(biāo)的三維信息，在制導(dǎo)、盲降等相關(guān)領(lǐng)域具有重要意義。
　　為了充分利用系統(tǒng)平臺空間，以及考慮到平臺抖動等因素，需要對MIMO-SAR系統(tǒng)陣列進(jìn)行合理的設(shè)計及

2、優(yōu)化。另外為了避免復(fù)雜的正交波形設(shè)計以及BP算法計算量巨大等問題，本文對MIMO-SAR陣列設(shè)計、時分復(fù)用正前視工作模式及系統(tǒng)性能，以及BP算法并行化等展開研究。主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新如下：
　　1．介紹了傳統(tǒng)的線陣MIMO-SAR系統(tǒng)模型，闡述了其模型結(jié)構(gòu)與三維分辨率。說明了后向投影算法（BP）的基本原理和步驟，簡要介紹了并行處理器GPU的基本理論。
　　2．研究了四種MIMO-SAR系統(tǒng)的陣列設(shè)計模型。為了在有限的系統(tǒng)平臺獲

3、得較大的陣列孔徑，并且考慮系統(tǒng)平臺抖動的影響，本文研究了四種MIMO-SAR系統(tǒng)的陣列設(shè)計模型。首先從線陣模型設(shè)計出發(fā)，擴展到面陣模型設(shè)計，得到了“密-疏-密”、改進(jìn)型“密-疏-密”、“疏-密-疏”、“疏-密-密-疏”四種陣列模型?！懊?疏-密”與改進(jìn)型“密-疏-密”陣列模型能夠獲得盡可能大的等效陣列孔徑；“疏-密-疏”和“疏-密-密-疏”陣列模型能夠減小陣列兩端抖動誤差的影響，而且“疏-密-密-疏”陣列模型還適用于某種特殊布局需要。針

4、對每種陣列模型，通過仿真驗證陣列模型的有效性及相應(yīng)的特點。
　　3．提出了一種基于時分復(fù)用的正前視面陣MIMO-SAR工作模式。對于M發(fā)N收的MIMO-SAR系統(tǒng)，每個時刻選擇一個陣元發(fā)射信號N個陣元接收信號，經(jīng)過M個時刻即可獲得M×N個具有三維結(jié)構(gòu)的等效陣元。仿真表明，基于時分復(fù)用工作模式獲得的天線方向圖與基于正交波形設(shè)計的系統(tǒng)相比，主瓣寬度較為一致，副瓣稍高，因此該種模式能夠避免波形設(shè)計等問題又能進(jìn)行正前視的三維成像。分析了需