【摘要】：隨著雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡下的合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像的研究具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。與傳統(tǒng)勻速直線運(yùn)動(dòng)的載體受到氣流等因素的影響產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)誤差不同,曲線運(yùn)動(dòng)軌跡SAR具有較大的空間三維加速度以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的靈活控制及不同的應(yīng)用需求。本論文針對(duì)現(xiàn)階段曲線運(yùn)動(dòng)軌跡SAR的成像問題和發(fā)展趨勢(shì),從統(tǒng)一化的SAR模型研究入手,逐步深入展開研究。主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1.針對(duì)常規(guī)勻速直線飛行SAR成像模型及特性失效的問題,建立了描述曲線運(yùn)動(dòng)軌跡SAR的成像模型及特性。在曲線運(yùn)動(dòng)軌跡情形下,雷達(dá)的將無法沿直線飛行,速度也很難保持勻速,這也使得基于勻速直線飛行假設(shè)的常規(guī)成像模型及特性存在一定誤差。針對(duì)模型失效的問題,利用矢量分析法研究了適用性更廣的SAR成像模型,并根據(jù)該模型分析了曲線運(yùn)動(dòng)軌跡SAR波束指向控制的數(shù)學(xué)描述,有效地提高了波束指向控制的精度。針對(duì)成像特性問題,利用經(jīng)典物理學(xué)結(jié)合矢量分析法,對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡SAR的分辨率、帶寬等成像特性參數(shù)進(jìn)行分析及精確推導(dǎo),并定量研究加速度補(bǔ)償?shù)募s束條件及精確要求,建立補(bǔ)償準(zhǔn)則,為后續(xù)的算法設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ),避免了傳統(tǒng)方法所面臨的誤差較大、精度不高的問題。此外,針對(duì)不同模型的應(yīng)用,給出了相應(yīng)的分析與說明。2.針對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡情形下高分辨大斜視聚束SAR波數(shù)域方法不適用的問題,提出了改進(jìn)的波數(shù)域方法,其本質(zhì)是通過對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡距離歷程的等效化處理以實(shí)現(xiàn)波數(shù)域算法的修正,有效地提高聚焦結(jié)果的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)大斜視、高分辨成像。利用時(shí)頻分析法分析和挖掘了曲線運(yùn)動(dòng)軌跡聚束SAR內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化及產(chǎn)生的問題,即頻譜混疊和常規(guī)波數(shù)域算法失效,建立了曲線運(yùn)動(dòng)軌跡情形下高分辨大斜視聚束SAR的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)兩維頻譜混疊的問題,通過構(gòu)造新的時(shí)頻旋轉(zhuǎn)函數(shù)調(diào)整采樣間隔,提出了基于傳統(tǒng)兩步處理技術(shù)的方位維預(yù)處理方法。針對(duì)波數(shù)域成像算法的特點(diǎn),即相位線性化,推導(dǎo)出了等效化距離歷程,該等效化距離歷程的空變部分與傳統(tǒng)勻速直線飛行SAR具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)形式,避免了利用級(jí)數(shù)反演法推導(dǎo)二維頻譜和相位線性化等極其復(fù)雜問題,提出了改進(jìn)的波數(shù)域成像處理算法,并將方位維預(yù)處理和改進(jìn)的波數(shù)域成像處理算法相結(jié)合,可以有效地應(yīng)用在曲線運(yùn)動(dòng)軌跡大斜視聚束SAR成像。3.在曲線運(yùn)動(dòng)軌跡波束指向SAR情形下,針對(duì)機(jī)載存在的頻譜混疊和空變特性問題,提出了基于更新的頻率域成像算法；針對(duì)星載存在的“走-�！蹦Ｐ筒贿m用和空變特性的問題,提出了兩維Keystone變換成像算法。在靈活波束指向發(fā)展趨勢(shì)下,條帶、聚束、滑動(dòng)聚束及方位波束掃描(Terrain Observation by Progressive Scans, TOPS)等不同模式的SAR成像系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,統(tǒng)稱為“波束指向SAR"。建立曲線運(yùn)動(dòng)軌跡機(jī)載波束指向SAR的幾何模型,分析了影響其成像的若干重要因素,提出了基于方位維預(yù)處理和后處理的頻率域算法,算法處理的重點(diǎn)是推導(dǎo)精確的距離維更新表達(dá)式。所提方法可以有效的解決了方位維頻域混疊、方位維時(shí)域混疊及空變性等問題,提高了曲線運(yùn)動(dòng)軌跡機(jī)載波束指向SAR的成像質(zhì)量。與機(jī)載SAR不同,曲線運(yùn)動(dòng)軌跡星載波束指向SAR需要考慮“走-�！奔僭O(shè)帶來的誤差問題,針對(duì)“走-�！闭`差,分析了影響成像的因素,建立了數(shù)學(xué)模型,并提出了基于兩維Keystone變換的成像處理算法,算法的關(guān)鍵在于利用兩維泰勒級(jí)數(shù)展開獲得方位時(shí)域和頻域的各階系數(shù)關(guān)于零階系數(shù)、一階系數(shù)的線性描述關(guān)系,并根據(jù)該描述進(jìn)行兩維信號(hào)重新分配,該方法考慮了衛(wèi)星飛行以及高階相位的影響,能夠有效地解決“走-�！奔僭O(shè)誤差和空變特性的問題,適用于不同軌道高度的星載SAR具有處理流程簡單、易理解的特點(diǎn)。需要特別說明的是,對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡波束指向SAR統(tǒng)一化處理算法的研究結(jié)果具有較強(qiáng)的適用性、完整性和擴(kuò)展性。4.針對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)軌跡情形下任意構(gòu)型雙基SAR存在的頻譜混疊和空變特性問題,提出了廣義極坐標(biāo)成像處理算法(Generalized Polar Format Algorithm, GPFA)和擴(kuò)展的方位維非線性變標(biāo)(Azimuth Nonlinear Chirp Scaling, ANCS)(Extended ANCS, EANCS)算法兩種處理方法。GPFA將單基SAR的方位維預(yù)處理和后處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),并融合雙基SAR所需的插值映射函數(shù)進(jìn)行成像聚焦,解決了任意構(gòu)型雙基SAR的方位維頻域混疊、方位維時(shí)域混疊及空變性等問題,具有簡單易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),可以有效地提高成像聚焦的質(zhì)量。針對(duì)傳統(tǒng)的ANCS算法無法精確的獲得方位時(shí)間與點(diǎn)目標(biāo)方位位置的非線性關(guān)系等問題,提出了一種EANCS算法,該算法利用多相濾波器提高了非線性變標(biāo)處理的自由度,并根據(jù)多普勒參數(shù)與多普勒中心的非線性關(guān)系推導(dǎo)了多階的變標(biāo)因子并構(gòu)造了擾動(dòng)函數(shù),可以解決傳統(tǒng)ANCS算法對(duì)任意構(gòu)型雙基SAR不適用的問題,并可以很好去除兩維空變特性的影響,有效地改善了任意構(gòu)型雙基SAR,成像的質(zhì)量和成像的范圍。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN957.52

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 李秀榮;;Flash引導(dǎo)層的應(yīng)用[A];河北省教師教育學(xué)會(huì)2012年中小學(xué)教師優(yōu)秀案例作品展論文集[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 天水市職業(yè)技術(shù)學(xué)校 趙峗恩;閱讀與綜合能力提高[N];甘肅日?qǐng)?bào);2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 唐世陽;曲線運(yùn)動(dòng)軌跡SAR成像方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 沃維豐;Klein幾何中的可積曲線運(yùn)動(dòng)[D];西北大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2436560