本文關(guān)鍵詞：高分辨率寬測繪帶合成孔徑雷達成像模式及算法研究

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【摘要】：合成孔徑雷達(Synthetic aperture radar,SAR)具有全天時、全天候?qū)Φ爻上衲芰�。全球資源監(jiān)測、大范圍地圖測繪等應(yīng)用常要求SAR同時具備高分辨率和寬測繪帶成像能力。這使得高分辨率寬測繪帶(High resolution wide swath,HRWS)成像成為未來SAR發(fā)展的一個重要方向。然而傳統(tǒng)SAR成像平臺及模式在獲得HRWS成像時均存在局限性。對采用傳統(tǒng)成像模式的星載平臺而言,高分辨率和寬測繪帶成像對方位向采樣率提出了相互矛盾的要求;機載平臺飛行高度低,無法實現(xiàn)寬測繪帶成像。尋找新的成像平臺、提出新的成像模式、研究新成像模式下的信號處理方法等成為HRWS成像的主要研究方向。本文圍繞HRWS成像開展研究工作。這些研究工作從不同的技術(shù)途徑解決HRWS成像問題,具體如下所述。1.提出一種基于方位向波束切換的臨近空間慢速平臺HRWS成像模式。臨近空間平臺飛行高度適合于寬測繪帶成像。慢速平臺飛行速度為數(shù)十米每秒,高分率成像時所需方位向采樣率低,從而解決了高分辨率與寬測繪帶成像對方位向采樣率要求相互矛盾的問題。然而臨近空間慢速平臺SAR采用傳統(tǒng)成像模式時,緩慢的平臺移動速度導(dǎo)致其成像效率非常低。本文提出一種基于方位向波束切換的成像模式以解決這一問題。其基本思路為將待成像方位向場景劃分為數(shù)個子場景,同時將所需方位向采樣率提高相同數(shù)倍,在不同的方位向采樣點,輪流照射不同方位向子場景,以提高成像效率。研究了方位向采樣率提高倍數(shù)對方位向子場景成像斜視角、成像質(zhì)量及整體成像效率的影響。2.研究了一種基于壓縮感知的Scan SAR高分辨率寬測繪帶成像方法。Scan SAR可獲得寬測繪帶成像,然而各子測繪帶方位向采樣不完整,存在方位向成像分辨率低的問題。本文基于壓縮感知技術(shù),在場景稀疏的前提下,利用各子測繪帶不完整的方位向采樣數(shù)據(jù),重建出完整的方位向回波,解決其成像分辨率低的問題。建立了Scan SAR子測繪帶方位向回波稀疏化表示的信號模型,提出了一種方位向回波隨機采樣的方法。3.提出一種具備短期重復(fù)訪問功能的星載SAR高分辨率寬測繪帶成像模式。短期重復(fù)訪問功能在監(jiān)測地面變化時具有良好的應(yīng)用前景。所提出的成像模式采用方位向前后兩個發(fā)射波束同時對地面進行照射來實現(xiàn)重復(fù)訪問。兩個發(fā)射子波束的回波在快時間域是重疊的;同時多普勒帶寬為傳統(tǒng)條帶模式的兩倍。為保證寬測繪帶成像,接收天線采用多相位中心方位向多波束(Displaced phase centermultiple azimuth beam,DPC MAB)的配置來降低方位向采樣率。方位采樣率的降低導(dǎo)致子波束的回波在二維頻域完全混疊。提出一種基于數(shù)字波束形成(Digital beamforming,DBF)的多波束多通道重建算法(Multiple beam multiple channel reconstruction algorithm,MBMCA)對完全混疊的子波束回波進行分離和重建。給出了一種星載系統(tǒng)設(shè)計方案,并通過數(shù)值仿真驗證了所提出成像模式及信號處理方法的正確性及有效性。4.提出一種基于子場景拼接的方位向?qū)拡鼍熬凼鳶AR成像模式。所提出成像模式通過對方位向待成像場景劃分為多個子場景、分別對子場景成像及子場景圖像拼接,來彌補聚束SAR方位向成像場景小的不足。不同方位向子場景成像斜視角不同,方位向分辨率及待成像場景寬度的提高,均導(dǎo)致兩側(cè)子場景成像斜視角劇增。本文側(cè)重研究解斜接收下大斜視聚束SAR回波信號的聚焦問題。提出一種時域去除距離走動的擴展的Frequency Scaling算法(EFSA),對EFSA的處理步驟進行了詳細的推導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.52
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本文編號：1245190