【摘要】：機(jī)載斜視合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture radar,簡(jiǎn)稱SAR)是一種波束指向前方或者后方并且斜視角可以達(dá)到幾十度的合成孔徑雷達(dá)。機(jī)載斜視SAR可以利用雷達(dá)散射截面與方位角的相關(guān)性從而提供地表結(jié)構(gòu)信息,并且由于其靈活的波束指向,從而可以通過(guò)一次飛行實(shí)現(xiàn)敏感區(qū)域的多次成像。正是因?yàn)闄C(jī)載斜視SAR具備這些方面的潛力,使其在軍事識(shí)別和目標(biāo)定位等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。然而,由于斜視模式下包含大距離徙動(dòng)(range cell migration,簡(jiǎn)稱RCM)和大的多普勒中心頻率,使斜視情況下的成像算法隨著斜視角的增大而變得復(fù)雜。盡管目前有許多關(guān)于斜視SAR的算法,比如距離多普勒算法(range Doppler,簡(jiǎn)稱RD)以及改進(jìn)算法、chirp scaling(CS)算法等。但是當(dāng)斜視角較大時(shí),距離向和方位向之間存在嚴(yán)重的耦合,使得這些算法只適合處理小斜視角和中等斜視角情況。其他的算法比如cok算法,HSS算法和非線性CS算法都可以處理大斜視角情況,但是它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。ωk算法理論上可以處理任何大斜視情況,但是其復(fù)雜的插值操作限制了其實(shí)際應(yīng)用。HSS算法是一種適合大斜視情況下的成像算法,但是其子孔徑操作增加了其算法的復(fù)雜性。此外,ωk算法和非線性CS算法需要大的脈沖重復(fù)頻率(pulse repetition frequency,簡(jiǎn)稱PRF)來(lái)避免方位混疊。本文中我們對(duì)機(jī)載斜視SAR的成像幾何模型和回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,提出了一種適合大斜視角情況下的高效成像算法。由于大的距離和方位向耦合,二維頻譜出現(xiàn)傾斜,因此需要一個(gè)大的PRF來(lái)避免方位混疊。這樣便增加了計(jì)算量和減小了測(cè)繪帶寬。此外,PRF的變化會(huì)導(dǎo)致頻譜的翻褶。在這個(gè)方法中,線性項(xiàng)距離徙動(dòng)校正(range cell migration correction,簡(jiǎn)稱RCMC)將二維頻譜校正,方位解調(diào)將頻譜搬移至基帶。最后,我們對(duì)二維成像算法進(jìn)行擴(kuò)展,使其適應(yīng)于三維成像并給出了仿真結(jié)果。本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.斜視SAR成像幾何模型、回波信號(hào)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)特性的研究。在已有一般成像幾何模型的基礎(chǔ)上,我們考慮了斜視角與斜視角在地面投影不同的區(qū)別,建立了更加精確的幾何模型,由此得到的回波數(shù)據(jù)也更加精確可靠。此外,我們對(duì)斜視SAR的多普勒特性以及距離徙動(dòng)等特點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。2.斜視SAR二維成像算法的研究。由于波束指向不再垂直于載機(jī)飛行方向,斜視情況下的回波特性將不同于正側(cè)視SAR,方位向和距離向有嚴(yán)重的耦合。本文中提出的算法通過(guò)預(yù)先進(jìn)行RCMC和方位解調(diào),使二維頻譜得以校正,從而使PRF大大降低,減小了運(yùn)算量。3.斜視SAR三維成像算法的研究。本文中對(duì)斜視SAR二維成像算法進(jìn)行擴(kuò)展,從而能夠提取目標(biāo)的高度信息。由于需要得到成像區(qū)域在不同高度和俯角下的兩幅圖像,之后由幾何關(guān)系提取出目標(biāo)的高度信息,所以對(duì)單幅二維圖像的精度要求較高,我們考慮了距離徙動(dòng)中三次項(xiàng)的影響,得到的高度也更加準(zhǔn)確。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN957.52

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本文編號(hào)：2572674