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（MIMO-SAR）是具有三維分辨能力的新體制雷達，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能進行正前視成像獲得目標的三維信息，在制導、盲降等相關領域具有重要意義。
　　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)陣列進行合理的設計及

2、優(yōu)化。另外為了避免復雜的正交波形設計以及BP算法計算量巨大等問題，本文對MIMO-SAR陣列設計、時分復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，闡述了其模型結構與三維分辨率。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)的陣列設計模型。首先從線陣模型設計出發(fā)，擴展到面陣模型設計，得到了“密-疏-密”、改進型“密-疏-密”、“疏-密-疏”、“疏-密-密-疏”四種陣列模型?！懊?疏-密”與改進型“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的特點。
　　3．提出了一種基于時分復用的正前視面陣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個具有三維結構的等效陣元。仿真表明，基于時分復用工作模式獲得的天線方向圖與基于正交波形設計的系統(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計等問題又能進行正前視的三維成像。分析了需