【摘要】：陣列三維SAR能克服二維SAR成像技術(shù)無法獲取觀測空間三維信息的缺陷,解決其在成像過程中存在的遮擋、空間模糊和頂?shù)椎怪玫葐栴},還具有飛行軌跡易于控制、能實現(xiàn)正下視三維成像等優(yōu)勢,具有較好的應(yīng)用前景和較高的研究價值。本文主要針對陣列三維SAR空間分辨率受發(fā)射信號帶寬和陣列孔徑限制的問題,圍繞陣列SAR三維超分辨成像方法、陣列三維SAR信號收發(fā)方式和陣列三維SAR飛行方式展開研究。具體工作內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:(1)介紹陣列三維SAR的基本原理和數(shù)據(jù)處理方法。首先介紹了陣列三維SAR工作機理和四種工作模式及其特點;接著闡述了陣列三維SAR的信號模型、給出陣列三維SAR系統(tǒng)的三維空間分辨率。最后,介紹并對比了陣列三維SAR成像中的RD算法和BP算法。(2)提出一種基于單快拍MUSIC的距離向聚焦方法。針對距離壓縮中距離分辨率受限于信號帶寬且旁瓣高的問題,將陣列三維SAR距離向聚焦問題看成是目標所在距離單元及該距離單元幅值、相位的估計問題,采用單快拍MUSIC算法估計目標的回波時延,確定目標所在的距離單元,再結(jié)合最小二乘法估計該距離單元的幅度和相位,在保留其它維度聚焦所需相位信息且不損失信號帶寬的情況下實現(xiàn)了陣列三維SAR距離像的超分辨重構(gòu)。仿真實驗證明該算法在較低信噪比條件下仍能獲得較好的超分辨效果。實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果也驗證了該算法能實現(xiàn)距離向超分辨成像和旁瓣抑制。(3)改進了基于MUSIC的陣列三維SAR沿航向和切航向超分辨成像方法。針對原方法使用空間滑動平均方法構(gòu)造協(xié)方差矩陣,會犧牲合成陣列有效孔徑的問題,采用一種能充分利用合成陣列孔徑的方式構(gòu)造協(xié)方差矩陣,得到了比原方法更好的超分辨效果。仿真實驗結(jié)果證明改進后的方法比改進前具有更強的超分辨能力。(4)研究了基于步進頻信號的三維SAR實驗系統(tǒng)。針對大帶寬LFM信號硬件實現(xiàn)困難、在接收端要求高采樣率等問題,將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀作為陣列三維SAR實驗系統(tǒng)的收發(fā)設(shè)備,發(fā)射步進頻信號代替LFM信號實現(xiàn)距離向高分辨,以更低的成本獲得更大的等效信號帶寬。闡述了這種收發(fā)方式的距離向高分辨原理,推導(dǎo)了距離分辨率,分析了“走-停-走模式”的適用性和步進頻信號對距離向聚焦的影響并給出了兩種解決思路。外場實驗結(jié)果驗證了這種收發(fā)方式的可行性。(5)研究了基于螺旋軌跡的三維SAR實驗系統(tǒng)。設(shè)計了基于螺旋軌跡的三維SAR實驗系統(tǒng),通過天線延螺旋軌跡運動合成圓環(huán)狀陣列,得到天線運動平面的二維分辨率,結(jié)合步進頻信號得到的距離向分辨率實現(xiàn)三維成像。推導(dǎo)了該合成陣列的徑向模糊函數(shù),為陣列分辨率分析提供了手段。在此基礎(chǔ)上分析了圓環(huán)寬度對系統(tǒng)分辨率和旁瓣性能的影響。該陣列獲得的各向分辨率相同且旁瓣性能優(yōu)于單圓周陣列,為設(shè)計新的陣列三維SAR飛行方案,解決直線飛行時切航向分辨率遠低于沿航向分辨率的問題提供了一種途徑。最后通過外場實驗驗證了前述原理的正確性。
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【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN957.52

【參考文獻】

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本文編號：2352706