高分辨率SAR成像算法及实时处理技术的研究

论文摘要

成像作为雷达的一个新的功能在国内外已被广泛应用，它具有全天时，全天候的特点，可以大大提高雷达的信息获取能力，其对军用和民用均有重要的使用价值。随着近年来微电子技术和计算机技术的高速发展，使得高分辨率SAR成像技术成为国内外研究的热点之一。 高分辨率SAR成像技术是SAR的一个重要研究方向，本论文力图深入研究高分辨率SAR成像技术和运动补偿技术，给出了能够获得高质量雷达图像的高分辨率成像及运动补偿的算法。 本文首先分析了限制传统条带SAR系统空间分辨率提高的因素，并结合SAR高分辨率成像的原理，详细分析了提高SAR系统空间分辨率的方法，提出了一种新颖的SAR工作模式——滑动模式，并且给出了滑动模式和传统的条带模式和聚束模式的关系。 本文通过对高分辨率SAR系统的回波信号数学模型进行了详尽的分析，介绍了SAR成像的常用算法：CS、波数域、极坐标算法。分析了波前曲率效应对极坐标算法的影响，介绍了一种可以校正波前曲率的极坐标算法。详细的分析了重叠子孔径方法在高分辨率SAR成像中的应用，提出了没有采用dechirp on receiver技术适合高分辨率SAR成像方法：重叠子孔径极坐标算法和重叠子孔径算法(OSA)。 本文通过对载机非理想运动所引起的相位误差的分析，介绍了利用惯导，GPS以及惯导和GPS组合对SAR运动补偿的特点，介绍了一种实用的利用GPS和惯导组合进行SAR运动补偿的方法。本文对自聚焦算法进行了详细的分析，介绍了常用的自聚焦算法：MD自聚焦和PGA自聚焦，提出了一种基于原始数据的运动补偿的方法，该方法可以校正由于飞机非理想运动引起的距离向的偏移，与传统自聚焦算法相结合，可以得到高质量的雷达图像。本文提出了一种利用惯导GPS信息在重叠子孔径极坐标算法下的一种非定点补偿技术，利用非定点补偿技术可以校正由于非理想运动引起的空变的相位误差。 本文通过对SAR实时成像处理器结构的分析，详细分析了基于CS算法实时处理器各个分系统的构成，给出了实现基于CS算法实时处理器的具体方法。利

论文目录

• 目录
• 插图索引
• 表格索引
• 第一章 引言
• 1.1 合成孔径雷达的发展概况
• 1.1.1 合成孔径雷达的历史和现状
• 1.1.2 合成孔径雷达的发展趋势
• 1.2 高分辨率SAR研究概况
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 SAR空间分辨率的提高方法
• 2.1 条带SAR模式提高分辨率的局限性
• 2.1.1 条带SAR模式简介
• 2.1.2 距离向分辨率提高的局限性
• 2.1.3 方位向分辨率提高的局限性
• 2.2 距离向分辨率的提高方法
• 2.3 方位向分辨率的提高方法
• 2.3.1 聚束模式SAR
• 2.3.2 滑动聚束模式SAR
• 2.4 三种SAR工作模式的关系
• 2.5 小结
• 第三章 高分辨率SAR成像技术
• 3.1 SAR成像中的耦合
• 3.2 高分辨率SAR成像算法
• 3.2.1 CS成像算法
• 3.2.2 波数域算法
• 3.2.3 重叠子孔径极坐标算法
• 3.2.4 重叠子孔径算法（OSA）
• 3.3 小结
• 第四章 高分辨率SAR运动补偿技术
• 4.1 SAR运动补偿概述
• 4.2 高分辨率SAR运动补偿方法
• 4.2.1 基于IMU和GPS的运动补偿技术
• 4.2.2 自聚焦算法
• 4.2.3 基于SAR原始数据的运动补偿技术
• 4.2.4 非定点SAR运动补偿技术
• 4.3 小结
• 第五章 高分辨率SAR实时处理技术
• 5.1 SAR实时处理概述
• 5.2 基于CS算法的SAR实时处理器
• 5.2.1 硬件的选择
• 5.2.2 处理器结构
• 5.3 小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢