【摘要】：大前斜合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有提前探測目標(biāo)的能力,與正側(cè)視SAR相結(jié)合,可以大大增加SAR的靈活性和可探測的角度范圍,并且能夠獲得目標(biāo)多角度的散射特性,增加雷達(dá)對目標(biāo)的識別能力,在多個(gè)領(lǐng)域尤其是軍事偵察方面有著重要應(yīng)用。大前斜SAR的主要特點(diǎn)是距離徙動大,導(dǎo)致距離向和方位向的二維耦合嚴(yán)重,并且大前斜SAR所搭載的平臺往往具有運(yùn)動復(fù)雜、慣導(dǎo)精度低等特點(diǎn),傳統(tǒng)的SAR成像技術(shù)已不能滿足其需求。因此,本文針對大前斜SAR成像的特點(diǎn),從成像算法、參數(shù)估計(jì)方法以及幾何校正方法等幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、提出了大前斜SAR成像算法針對距離向和方位向的二維耦合問題,通過在方位時(shí)域進(jìn)行距離走動校正的方法實(shí)現(xiàn)二維去耦合;針對距離徙動的方位空變性,提出了時(shí)頻域聯(lián)合校正的方法,通過頻域分塊并變換到時(shí)域,將同一方位頻率處不同目標(biāo)的信號在時(shí)域分開,然后在時(shí)域分別進(jìn)行距離徙動校正,解決了方位依賴的距離徙動校正問題;針對方位調(diào)制的方位空變性問題,利用子孔徑情況下目標(biāo)在方位頻域的支撐域不同的特點(diǎn),提出了頻域非線性變標(biāo)的方法,通過在頻域乘以高次相位補(bǔ)償方位調(diào)制的方位空變性,然后在時(shí)域乘以統(tǒng)一的去斜函數(shù)并傅里葉變換,解決了方位聚焦的問題。該成像算法已經(jīng)過實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證,成功處理出高分辨率大前斜SAR圖像。2、提出了成像參數(shù)方位空變性估計(jì)和補(bǔ)償方法針對大前斜SAR慣導(dǎo)精度低的問題,提出了基于擴(kuò)展MAM法的方位聚焦參數(shù)(方位調(diào)制的二次、三次及四次相位系數(shù))及其方位空變性的估計(jì)方法,利用短時(shí)傅里葉變換實(shí)現(xiàn)方位向的滑窗相關(guān),獲得兩幅子視圖像中不同位置的相對偏移量,從而估計(jì)出方位聚焦參數(shù)及其方位空變性,估計(jì)結(jié)果可以直接應(yīng)用到成像算法中,解決了成像參數(shù)不準(zhǔn)確情況下的聚焦問題;針對成像算法無法補(bǔ)償成像參數(shù)高次方位空變性的問題,提出了基于圖像域的補(bǔ)償方法,利用圖像域加窗并變換到時(shí)域的方法,實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)分別補(bǔ)償各自殘余相位的目的,解決了成像參數(shù)存在高次方位空變性情況下的聚焦問題。利用實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所提方法在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。3、提出了基于SAR回波的雷達(dá)高度估計(jì)方法針對雷達(dá)高度誤差導(dǎo)致地距圖像存在幾何畸變的問題,提出了三種基于SAR回波的雷達(dá)高度估計(jì)方法:基于多普勒中心的方法、基于俯仰和差通道(即俯仰向的和、差兩個(gè)通道)的方法以及基于多波位模式的方法�；诙嗥绽罩行牡墓烙�(jì)方法,利用多普勒中心隨距離的變化規(guī)律與雷達(dá)高度的關(guān)系,從多普勒中心隨距離的曲線擬合系數(shù)中解算雷達(dá)高度;基于俯仰和差通道的估計(jì)方法,利用每個(gè)距離門的數(shù)據(jù)估計(jì)該距離門偏離波束中心的俯仰角度,從這些角度隨距離的變化規(guī)律中估計(jì)雷達(dá)高度;基于多波位模式的估計(jì)方法,在多個(gè)擦地角下錄取回波并估計(jì)作用距離,通過聯(lián)立方程組,消除擦地角誤差,并解算出雷達(dá)高度。這三種估計(jì)方法的可行性和估計(jì)精度都經(jīng)過了驗(yàn)證,為雷達(dá)高度測量提供了一種有效途徑。4、提出了大前斜SAR幾何校正中的插值方法針對傳統(tǒng)二維sinc插值導(dǎo)致地距圖像質(zhì)量下降的問題,推導(dǎo)了斜距圖像點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)及其二維頻譜,分析了點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)二維旁瓣不垂直的特點(diǎn),給出了其二維頻譜發(fā)生折疊的條件,并提出了改進(jìn)的二維sinc插值方法,該方法的頻域通帶與點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的頻譜具有相同的形狀,保證了對斜距圖像插值的正確性,解決了斜距圖像二維頻譜發(fā)生折疊情況下的幾何校正問題。實(shí)測數(shù)據(jù)的處理結(jié)果證明了該方法的有效性。
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【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN957.52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2305166