本文關(guān)鍵詞： 調(diào)頻連續(xù)波 合成孔徑雷達 信號分析 距離多普勒算法 頻率變標算法 系統(tǒng)實現(xiàn) 極化分解 基于模型　出處：《中國科學院國家空間科學中心》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：合成孔徑雷達(SAR)是一種高分辨雷達,在距離向它利用脈沖壓縮技術(shù)得到高分辨率,在方位向利用孔徑合成技術(shù)得到高分辨率,從而得到目標的高分辨率圖像。和光學成像相比,SAR能夠全天時全天候地進行對地觀測,不受黑夜、云霧等自然條件影響,而且在特定頻率下能夠穿透地表和植被獲取地表下的信息,因而在地質(zhì)探測、地形測繪等民用領(lǐng)域和目標識別、戰(zhàn)場偵查等軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景SAR技術(shù)與調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)技術(shù)相結(jié)合為發(fā)展體積小、成本低的高分辨率合成孔徑雷達提供了條件。高度小型化的FMCW SAR非常適合有效載荷受嚴格限制的小型平臺的需要,在軍民許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,因此受到各個國家越來越多的關(guān)注。但由于FMCW SAR連續(xù)發(fā)射調(diào)頻信號,與脈沖SAR相比,發(fā)射信號時長較長,較長的信號時長惡化了接收信號的畸變,雷達平臺在信號發(fā)射期間的運動不能被忽略,而傳統(tǒng)的成像方式是基于“停走停”模式的假設(shè)(不考慮信號發(fā)射期間平臺與目標之間的運動導(dǎo)致的斜距變化)推導(dǎo)的,從而造成了兩者在回波模型,成像處理等方面有所不同。因此,傳統(tǒng)脈沖體制下的成像算法不能直接運用于FMCW SAR中,必須結(jié)合FMCW SAR回波信號的特點對其加以改進。基于FMCW SAR成像處理與系統(tǒng)實現(xiàn),本論文主要完成以下工作。一、分析了FMCW SAR回波信號特點與Dechirp處理對回波信號的影響;詳細分析了FMCW SAR與脈沖SAR回波信號模型的區(qū)別,分析了FMCW SAR回波的瞬時頻譜,并對FMCW SAR回波進行了建模;分析了脈內(nèi)多普勒畸變對距離向信號的影響并分析其影響是否可被忽略并指出了“停走�！奔僭O(shè)成立的條件;通過仿真FMCW SAR回波對分析進行了驗證。二、對傳統(tǒng)脈沖SAR成像算法進行改進使其適用于FMCW SAR。在脈沖SAR成像算法中,距離多普勒(RD)算法與線性調(diào)頻變標(CS)算法是最常用的兩種算法,然而這兩種算法都沒有考慮在信號發(fā)射期間雷達的連續(xù)運動所引起的與目標間的瞬時斜距的變化,這種特征必然導(dǎo)致對接收信號的多普勒畸變,使得在距離向產(chǎn)生附加的偏移,如果不加以校正必然導(dǎo)致距離和方位展寬或偏移,不能很好保持系統(tǒng)分辨率,本文第三章對RD算法進行了改進。其次,CS算法通過相位相乘將不同斜距處目標的距離徙動軌跡變的相同然后通過一致距離徙動校正解決了距離徙動隨斜距而改變的問題,提高了成像精度的同時也提高了運算效率,但CS算法要求回波信號在距離向具有線性調(diào)頻特征,所以也不適用于FMCW SAR,而頻率變標(FS)算法原理與CS算法類似,通過相位相乘消除了距離徙動隨斜距的變化,適用于以去調(diào)頻方式接收的FMCW SAR。但傳統(tǒng)FS算法忽略了脈內(nèi)雷達的連續(xù)運動,從而影響了最終的成像質(zhì)量,第四章對傳統(tǒng)FS算法進行改進使其適用于FMCW SAR。三、研究FMCW SAR全極化成像處理問題。極化測量是SAR系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向,對極化信息的獲取、描述與處理的研究是FMCW SAR成像發(fā)展的重要方向。本文首先對極化信息處理的基礎(chǔ)理論進行了闡述,重點針對極化分解理論進行了研究,描述了常用的相干分解與非相干分解方法,分析與比較了這些分解算法的特點。由于基于模型的分解與實際地物散射特征相對應(yīng),分解結(jié)果更直觀易懂,所以成為國內(nèi)外極化成像的重點研究方向之一。本文對于基于模型的分解算法進行了深入的研究,分析指出了現(xiàn)有基于模型的分解方法存在的不足,對此提出了自適應(yīng)的基于模型的分解算法并采用優(yōu)化措施使得分解更符合實際地物特征,并通過試驗來驗證分析的準確性。四、完成了FMCW SAR系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),并進行了校飛試驗驗證了系統(tǒng)的可行性。系統(tǒng)采用收發(fā)天線分置方式以提高收發(fā)隔離度,天線采用透鏡喇叭方式以進一步降低系統(tǒng)重量以及減小天線尺寸,實際校飛結(jié)果驗證了系統(tǒng)可行性。論文最后對全文工作進行了總結(jié)與展望,總結(jié)了對于FMCW SAR成像與系統(tǒng)實現(xiàn)在論文中已經(jīng)解決的問題,也指出了下一步仍然需要解決的問題。
[Abstract]:Synthetic Aperture Radar ( SAR ) is a kind of high resolution radar . The high resolution is obtained by using pulse compression technique in the range of distance . In this paper , the basic theory of polarimetric information processing is analyzed and compared with CS algorithm .

【學位授予單位】：中國科學院國家空間科學中心
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN957.52

【參考文獻】

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本文編號：1505208