高分辨率分布式雷达成像

论文摘要

分布式雷达系统稀疏三维分布的结构使其能够获得比单雷达更多的目标信息,综合利用这些信息,可有效改善成像质量。本文讨论了利用分布式系统多角度回波数据提高系统成像分辨率的理论与方法,并重点研究了各种算法对成像效果的影响。本文首先基于雷达回波信号二维带宽越宽、二维成像分辨率越高的理论基础,利用分布式系统中各组不同角度回波信号在二维谱域叠加,得到带宽展宽的合成信号,再将合成信号进行相应成像处理,以获得分辨率提高的图像结果。在此基础上,鉴于分布式系统稀疏分布的特点,在对同一地面区域进行扫描时,难以避免大斜视角,使回波数据有明显的距离徙动。常用的传统RD算法在距离徙动校正时含有较多近似步骤,使处理结果难以满足高分辨率成像的要求。因此,本文提出在分布式系统谱合成方法中采用不同的成像算法,以提高合成数据的成像精度。本文分别对距离-多普勒（RD）算法、RD改进算法、线频调变标（CS）算法、非线频调变标（NCS）算法进行了分析,它们在解距离-方位二维耦合的处理步骤中近似程度不同,从而将得到不同精度的成像结果。本文详述了在谱合成方法中应用上述各算法的处理步骤及其对成像结果的影响;并分别基于Z向排布、方位向排布、Z -方位向二维排布的系统模型,对采用不同成像算法的谱合成方法进行成像仿真;在相同的系统参数及条件下对比成像结果。最后论文总结了分布式系统的特点,以及这些特点对成像处理算法选择的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 分布式雷达系统简介
• 1.1.1 分布式系统概念
• 1.1.2 研究现状及成果
• 1.2 本文研究内容
• 第二章 分布式雷达成像理论基础
• 2.1 单雷达成像基本原理及方法
• 2.1.1 实孔径雷达
• 2.1.2 合成孔径雷达
• 2.2 单雷达机制高分辨率成像的影响因素
• 2.2.1 信号带宽对距离向分辨率的限制
• 2.2.2 脉冲工作体制造成的二维模糊及对方位向分辨率的限制
• 2.2.3 天线尺寸对方位向分辨的限制
• 2.3 分布式雷达高分辨率成像
• 2.3.1 分布式系统结构
• 2.3.2 分布式系统高分辨率成像的方法
• 2.3.3 分布式系统带来的问题
• 2.4 本文应用分布式系统提高成像分辨率的方法
• 第三章 应用谱合成方法提高二维成像绝对分辨率
• 3.1 分布式系统结构排布与回波信号间关系
• 3.1.1 方位向排布的各小卫星间回波多普勒谱关系
• 3.1.2 距离向/ Z 向排布的各小卫星间回波频谱关系
• 3.2 基线长度与信号谱信息
• 3.2.1 方位向基线与多普勒谱
• 3.2.2 距离向基线与信号频谱
• 3.3 回波谱位置与合成信号分辨率关系
• 3.4 距离徙动对成像算法的影响
• 第四章 基于距离-多普勒（RD）算法的谱合成方法仿真
• 4.1 传统RD 算法概述
• 4.2 成像过程推导
• 4.2.1 忽略距离徙动情况
• 4.2.2 仅忽略距离弯曲情况
• 4.3 仿真成像处理
• 4.3.1 系统工作模式及参数选择
• 4.3.2 点目标仿真
• 4.3.3 面目标仿真
• 4.4 RD 算法的局限性
• 第五章 基于CHIRP SCALING（CS）算法的谱合成方法及仿真
• 5.1 CS 算法概述
• 5.2 成像过程推导
• 5.3 仿真成像处理
• 5.3.1 点目标仿真
• 5.3.2 面目标仿真
• 5.3.3 与RD 算法处理结果的比较
• 第六章 基于RD 改进算法及非线性CS 算法的谱合成方法及仿真
• 6.1 RD 改进算法概述
• 6.2 成像过程推导
• 6.3 改进RD 算法仿真成像处理
• 6.4 非线性CS（NCS）算法概述
• 6.5 NCS 算法仿真成像处理
• 第七章 结束语
• 7.1 总结
• 7.2 后续工作
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢