基于星载辐射源的被动SAR成像技术研究

论文摘要

基于星载辐射源的被动SAR属于双站SAR的范畴,是指利用在轨星载SAR系统为辐射源,采用被动接收机接收雷达散射回波,通过成像处理可以获取二维高分辨图像的被动雷达系统,军事应用潜力巨大。该系统收、发平台分置,其成像特点及系统特性与单站SAR相比有很多不同之处。本文以“十一五”武器装备预研项目为背景,针对基于星载辐射源、接收机固定的被动SAR系统,开展了与成像技术相关的研究,主要包括四个方面:系统特性、成像算法、同步技术、通道校正技术。在系统特性分析方面,建立了基于星载辐射源的被动SAR系统的空间几何模型与点目标回波信号模型,分析了系统雷达方程、距离历程及空间分辨率,为进一步研究奠定了理论基础。在成像算法研究方面,将基于星载辐射源的被动SAR简化为接收机固定的双站SAR,首先研究了星载辐射源的被动SAR成像特点,推导了其回波响应二维频域表达式。在此基础上,论文研究了BP成像算法,并分析了插值技术对BP成像算法的影响。针对方位向空变性,研究了星载辐射源的被动SAR成像问题,提出了一种改进的NLCS算法。在同步技术研究方面,首先分析了基于星载辐射源的被动SAR系统时间同步问题,分析指出时间同步的关键在于精确估计零多普勒时间与脉冲重复频率(PRF)。然后分析了基于星载辐射源的被动SAR系统相位同步问题,建立了相位同步误差模型,分析了不同类型相位同步误差对成像结果的影响。研究了基于直达波信号实现时间和相位同步的方法,提出了一种改进的估计零多普勒时间的算法,提高了估计精度,可以满足成像要求。在通道校正技术研究方面,建立了基于星载辐射源的被动SAR系统通道误差模型,研究了通道相位误差的容限要求。以直达波通道为参考通道,分析了散射波通道的补偿因子,给出了通道误差校正的具体方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 典型的基于星载辐射源的被动SAR系统
• 1.2.2 基于星载辐射源的被动SAR成像技术研究概况
• 1.3 论文研究思路及工作安排
• 第二章 基于星载辐射源的被动SAR系统理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 基于星载辐射源的被动SAR数学模型
• 2.2.1 空间几何模型
• 2.2.2 点目标回波信号模型
• 2.3 基于星载辐射源的被动SAR系统特性
• 2.3.1 雷达方程
• 2.3.2 距离历程
• 2.3.3 空间分辨率
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于星载辐射源的被动SAR成像算法
• 3.1 引言
• 3.2 基于星载辐射源的被动SAR成像特性
• 3.2.1 成像特性分析
• 3.2.2 点目标回波的二维频谱
• 3.3 BP成像算法
• 3.3.1 BP算法原理
• 3.3.2 插值对BP算法的影响
• 3.3.3 成像仿真实验
• 3.4 改进的NLCS成像算法
• 3.4.1 方位向空变性分析
• 3.4.2 改进的NLCS成像算法
• 3.4.3 成像仿真实验
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于星载辐射源的被动SAR同步技术
• 4.1 引言
• 4.2 时间同步分析及实现方法
• 4.2.1 时间同步分析
• 4.2.2 时间同步的实现方法
• 4.3 相位同步分析及实现方法
• 4.3.1 相位同步误差模型
• 4.3.2 相位同步误差影响分析
• 4.3.3 相位同步实现方法
• 4.4 仿真实验
• 4.4.1 时间同步仿真实验
• 4.4.2 相位同步仿真实验
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于星载辐射源的被动SAR系统通道校正
• 5.1 引言
• 5.2 通道误差模型
• 5.3 通道相位误差影响分析
• 5.3.1 周期性相位误差
• 5.3.2 非周期性相位误差
• 5.3.3 随机相位误差
• 5.4 通道相位误差校正
• 5.4.1 补偿因子分析
• 5.4.2 通道相位误差校正方法
• 5.4.3 校正精度分析
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果