论文摘要
双基地SAR技术成为目前雷达技术领域的前沿研究热点。它收发分置,发射站远距离发射,接收站可以承载于小型无人机平台,近距离接收,具有反侦察、抗干扰和生存力强的特点,可以显著提高合成孔径雷达的实战效能。论文针对机载双基地SAR的关键技术,主要开展了如下工作:1)根据不同的波束指向、空间几何布局和飞行状态,研究了双基地SAR的工作模式及其特点,为回波建模提供了必要条件。针对平飞斜视工作模式,建立了回波信号模型。采用Loffeld模型,得到了回波精确的二维频谱。2)针对机载双基地SAR空间分辨率问题,根据收发站运动对目标产生的合多普勒关系,导出了双基地SAR空间分辨率数学表达式,分析了分辨率的方向,揭示了空间分辨率的主要决定因素及空变特性。3)针对机载双基地SAR时间、频率和相位同步问题,分析了同步误差对成像的影响,定量地给出了在一定分辨率条件下,同步误差的限制条件。提出了一种基于GPS的秒脉冲相位跟踪平滑技术,解决了相位跳变引起同步锁相环失锁的难题,实现了系统高稳定、高精度同步。4)针对非同步条件下收发站不关联、信号不相参的问题,提出了一种恒虚警检测-滑窗跟踪技术,解决了双基地SAR回波捕获与跟踪难题,实现了非同步回波的采集与存储。5)针对平台不规则运动和姿态扰动严重影响成像质量的问题,提出了一种配合双基地扩展CS算法的运动补偿算法,解决了双基地SAR平台运动和姿态误差引起图像散焦的难题。设计了一种高精度导航和姿态测量系统方案,为基于硬件平台的双基地SAR运动补偿技术提供了一种解决途径。6)设计了机载双基地SAR实验系统方案。突出双基地特点,采用典型工作模式,完成了成像实验,得到了国内第一幅车载、机载双基地SAR图像。验证了同步技术、成像算法和运动补偿算法的有效性。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究动态1.2.1 研究动态1.2.2 存在的问题与发展趋势1.3 本论文的主要工作1.4 本论文的主要创新第二章 双基地SAR工作模式分析及回波信号模型2.1 双基地SAR工作模式2.1.1 不同波束指向的工作模式2.1.2 不同空间几何布局的工作模式2.1.3 不同飞行状态的工作模式2.2 双基地SAR回波信号模型2.2.1 空间几何模型2.2.2 距离历程2.2.3 点目标回波模型2.2.4 点目标回波二维频谱2.3 结论第三章 双基地SAR空间分辨率特性3.1 双基地SAR地距分辨率特性3.1.1 单基地SAR地距分辨率3.1.2 双基地SAR地距分辨率3.1.3 仿真分析3.2 双基地SAR方位分辨率特性3.2.1 单基地SAR方位分辨率3.2.2 双基地SAR方位分辨率3.2.3 仿真分析3.3 结论第四章 双基地SAR时频同步技术4.1 时间同步误差对双基地SAR成像的影响4.1.1 PRF触发不同步对成像的影响4.1.2 PRF线性误差对成像的影响4.1.3 PRF抖动对成像的影响4.1.4 小结4.2 频率相位同步误差对双基地SAR成像的影响4.2.1 固定频率误差对成像的影响4.2.2 线性频率误差对成像的影响4.2.3 随机频率误差对成像的影响4.2.4 小结4.3 双基地SAR时频同步方案设计与验证4.3.1 授时和校频方法4.3.2 时频同步方案设计4.3.3 基于GPS的时频同步方案设计与验证4.4 非同步双基地SAR回波获取技术4.4.1 恒虚警检测-滑窗跟踪技术4.4.2 回波检测流程设计4.4.3 实验验证4.5 结论第五章 双基地SAR运动补偿5.1 速度和加速度对方位多普勒的影响5.1.1 速度和加速度分解5.1.2 速度分量对方位多普勒的影响5.1.3 加速度分量对方位多普勒的影响5.2 姿态误差对成像的影响5.2.1 偏航对成像的影响5.2.2 俯仰对成像的影响5.2.3 横滚对成像的影响5.2.4 仿真分析5.3 基于回波的双基地SAR运动补偿5.3.1 扩展的双基地SAR Chirp Scaling成像算法5.3.2 运动补偿5.4 高精度导航和姿态测量技术5.4.1 运动传感器5.4.2 GPS+INS+IMU的捷联式组合导航测姿系统5.4.3 组合卡尔曼滤波模型5.5 结论第六章 双基地SAR实验系统设计与试验6.1 目的原则6.2 双基地SAR实验系统设计6.3 车载双基地SAR成像6.4 机载双基地SAR成像6.5 结论第七章 总结与展望7.1 工作总结7.2 工作展望致谢参考文献攻读博士学位期间的研究成果
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