隨著合成孔徑雷達技術的發(fā)展,單基SAR(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像系統(tǒng)的研究和應用已趨于成熟,而單基SAR系統(tǒng)無法進行前視成像的弊端使其在某些應用場合無法滿足工作需求�？梢酝ㄟ^增加一個雷達平臺,從而構成雷達發(fā)射機工作在側/斜視狀態(tài),接收機處于前視狀態(tài)的雙基前視SAR系統(tǒng),可在接收機正前方區(qū)域形成二維分辨網格單元,從而實現(xiàn)接收機的正前視成像。本文針對雙基SAR系統(tǒng)進行了理論可行性分析,并對雙基SAR成像算法推導和數(shù)字仿真,在此基礎上進行了軟件工程化與車載外場實驗,驗證了雙基SAR成像系統(tǒng)的軟硬件有效性。在成像算法方面,本文首先分析了雙基SAR的成像原理和二維分辨特性,解釋了雙基SAR系統(tǒng)能夠進行前視成像的原因;在此基礎上,建立了雙基SAR回波幾何模型與回波信號模型,并對回波二維頻譜的空變特性進行仿真分析,并以此為依據(jù),提出了一種通過對斜距進行高階擬合從而消除距離空變的非線性變標成像算法,為后續(xù)的軟件工程化與外場實驗提供理論依據(jù)。在軟件工程化實現(xiàn)方面,本文首先根據(jù)成像算法的運算量等要求,選擇TMS320C6678高性能數(shù)字信號處理(DSP)芯片作為軟件工程化實現(xiàn)的硬件;以并行加速、多核同步、緩存一致性維護等實現(xiàn)方法為依據(jù),進行軟件工程化工作,并進行數(shù)據(jù)回放實驗,以驗證軟件工程化有效性。在車載外場實驗方面,首先以雷達系統(tǒng)參數(shù)設計準則為依據(jù)設計采樣率和脈沖重復頻率等參數(shù);其次,通過多組單/雙基SAR實驗分別對單一相控陣雷達系統(tǒng)、時頻同步系統(tǒng)等硬件進行驗證。在此基礎上,進行雙基SAR成像實驗,以驗證成像算法性能與軟件工程化可靠性。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN957.52
【部分圖文】：

1983 年公布了三幅雙基 SAR 圖像[2]。2002 年 9 月，英國國防計劃研究署（DFA）以銫原子鐘作為系統(tǒng)為同步源進行了首次機載雙基 SAR 試驗，這次實驗中，ESR(Enhanced Surveillance Radar)雷達作為發(fā)射基安裝于飛機上，工作在發(fā)射與接收模式下，而 ADAS(Airborne Data Acquisition System)雷達僅作為接收機裝載在直升機上，研究人員利用極坐標算法對采集的回波數(shù)據(jù)進行處理，并得到了場景圖像。2007年，德國宇航局（DLR）計劃組建了世界第一組星載雙基 SAR 系統(tǒng)，并發(fā)射了第一顆TerraSAR-X測繪衛(wèi)星。2009 年，德國應用科學研究所（FHR）利用 TerraSAR-X 測繪衛(wèi)星進行星機雙基 SAR 實驗[3]，空間平臺工作在滑動聚束模式，機載相控陣雷達平臺工作在條帶模式，如圖 1.1 所示。成像結果為采用后向投影算法得到的雙基 SAR圖像。2010 年，第二顆 Tandem-X 衛(wèi)星發(fā)射上天，同年 8 月，德國 DLR 正式開展星載雙基 SAR 實驗[4]，成功獲得星載雙基 SAR 圖像，如圖 1.2 所示。其中，TerraSAR-X 衛(wèi)星作為發(fā)射基處于運動前方后斜視 0.8 度模式下，后方 20km 處 Tandem-X 作為接收基工作在前斜視 0.8 度模式下。

a)幾何構型示意圖 b)成像結果圖 1.2 TerraSAR-X 與 Tandem-X 星載雙基 SAR 實驗示意圖與結果2013 年，德國 FGAN 利用地面車載平臺作為發(fā)射平臺，機載平臺作為前視接收平臺進行雙基前視 SAR 成像實驗[5]。實驗場景光學對比圖如 1.3a)所示，其中黃色圖釘標記為角反放置位置，系統(tǒng)對機場跑道進行照射，成像結果如圖 1.3 b)所示。a)雙基前視 SAR 幾何構型示意圖

a)幾何構型示意圖 b)成像結果圖 1.2 TerraSAR-X 與 Tandem-X 星載雙基 SAR 實驗示意圖與結果2013 年，德國 FGAN 利用地面車載平臺作為發(fā)射平臺，機載平臺作為前視平臺進行雙基前視 SAR 成像實驗[5]。實驗場景光學對比圖如 1.3a)所示，其中黃釘標記為角反放置位置，系統(tǒng)對機場跑道進行照射，成像結果如圖 1.3 b)所示。a)雙基前視 SAR 幾何構型示意圖

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本文編號：2814319