前斜視高分辨SAR成像算法研究.pdf

1、合成孔徑雷達(Synthetie Aperture Radar, SAR)具有全天時、全天候和遠距離成像能力；因此，在軍事和民用領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。為了實現(xiàn)對機載平臺斜前方區(qū)域成像，國內(nèi)外開展了一些新型SAR成像技術(shù)研究。其中，斜視SAR通過控制天線波束指向，可以不需要飛越某一地區(qū)而能對該區(qū)域的目標進行探測；即也具有對前方目標成像能力。另外，直升機載前視旋轉(zhuǎn)式陣列SAR利用雷達天線的旋轉(zhuǎn)來合成方位向孔徑，從而實現(xiàn)對前方目標的二維高分

2、辨成像。它具有高時空分辨率、短重訪周期、前視成像能力、結(jié)構(gòu)簡單硬件成本低等優(yōu)點，且二維成像時不需要直升機平臺做任何運動。因此，作為對具有前方目標成像能力的新型SAR模式，直升機載前視旋轉(zhuǎn)式陣列SAR和大斜視SAR具有廣泛的軍事和民用前景；已經(jīng)成為近年來SAR領(lǐng)域的研究熱點。本文圍繞大斜視SAR和直升機載前視旋轉(zhuǎn)式陣列SAR原理和成像算法展開研究，主要內(nèi)容和創(chuàng)新點有：
　?、僭趩位卮笮币?SAR成像模式下，系統(tǒng)固有的斜視角距離依賴

3、特性以及在距離頻率-方位時域去距離走動處理，會導(dǎo)致距離單元徙動(Range Cell Migration, RCM)二維空變性和方位多普勒參數(shù)空變性(包括多普勒中心，多普勒調(diào)制項等)。針對該問題，本章提出一種新的適合于大斜視高分辨SAR成像算法。該方法首先在距離頻率-方位時域通過參考距離處線性RCM校正來移除大部分距離方位耦合。接著通過擴展的方位非線性調(diào)頻變標算法(Extended Azimuth Nonlinear Chirp Sca

4、ling, EANLCS)移除方位向RCM空變性以及實現(xiàn)多普勒參數(shù)均衡。然后通過改進的CS(Modified Chirp Scaling, MCS)算法進行距離依賴RCM空變性校正，從而實現(xiàn)大斜視高分辨下距離方位二維大場景成像；并分析了提出算法的計算復(fù)雜度，距離方位成像場景擴展，以及如何融合運動補償過程。最后，仿真結(jié)果驗證該算法可以有效地提高大斜視SAR成像性能，擴展成像場景范圍。
　?、卺槍χ鄙龣C載前視旋轉(zhuǎn)式陣列 SAR(Hel

5、icopter-borne Forward-looking Rotating Array SAR, HBFL-RoASAR)方位分辨率受限于重構(gòu)角大??；因此，為了獲得大的重構(gòu)角需將斜距公式展開到高階，這導(dǎo)致難以求解其精確的二維頻譜解析表達式；從而高效的頻域成像算法難以實現(xiàn)。針對該問題，依據(jù)二元函數(shù)泰勒級數(shù)展開定理，給出了一種新的斜距近似相位方程，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于廣義keystone變換(Generalized Keystone