机载SAR/GMTI实时信号处理技术研究与实现

论文摘要

机载高分辨率SAR／GMTI实时成像技术是一种有效的遥感工具，在民用特别是军事领域发挥着越来越重要的作用。 本文主要以项目研究为背景，对机载SAR／GMTI实时成像系统从理论和工程上进行了研究，主要内容及结论如下： （1）分析了合成孔径雷达成像的基本原理和正侧视工作模式下的SAR的基本原理与系统模型。从脉冲压缩、合成孔径、多普勒分辨率几个角度阐述SAR成像的基本原理，同时对SAR的工作在单基和双基模式下的系统模型进行了分析。 （2）介绍了采用Range-Doppler算法的SAR条带式实时成像处理器。结合高速信号处理平台，阐述了处理器的设计原理，分析了运算负载，进行任务划分，并给出了实现方法。同时介绍了CS算法的基本原理和在应用于实时成像中CS算法的实时实现方法。 （3）针对地面动目标检测（GMTI）实时实现的需要，给出了采用单通道连续子孔径检测法和双通道杂波对消检测法的实时算法原理。结合高速信号处理平台给出两种GMTI检测方法的实时实现方法。 （4）介绍SAR实时成像中的自聚焦技术及其工程实现。首先分析了运动误差及其对图像的影响；然后对成像流程引入了的级联运动补偿的方法进行介绍，即采用粗误差补偿方法估量并补偿距离滑动（Range Slip）引入的误差，之后采用相位梯度方法（PGA）作为精细相位补偿方法补偿残余相位误差。最后对级联运动补偿的工程实现进行了介绍，并给出实验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract:
• 第一章 前言
• 1.1 合成孔径雷达发展概况
• 1.2 机载SAR/GMTI实时信号处理系统概述
• 1.3 论文的内容、结构安排
• 1.4 论文成果与创新
• 第二章 机载 SAR/GMTI基本理论与系统模型
• 2.1 前言
• 2.2 SAR的几何模型
• 2.3 线性调频信号的脉冲压缩处理
• 2.4 方位向多普勒历程
• 2.4.1 单通道SAR多普勒历程
• 2.4.2 DPCA多普勒历程
• 2.5 距离弯曲与聚焦深度
• 2.6 SAR模糊特性
• 2.7 运动点目标回波特性
• 2.7.1 运动点目标的回波信号
• 2.7.2 运动目标对SAR图像的影响
• 2.7.3 SAR运动目标检测和成像的基本方法概述
• 2.8 小结
• 第三章 机载 SAR实时成像算法研究
• 3.1 前言
• 3.2 Range Doppler成像算法原理
• 3.2.1 方位向预滤波及降采样
• 3.2.2 杂波锁定
• 3.2.3 距离向压缩处理
• 3.2.4 方位向压缩处理
• 3.3 Chirp Scaling成像算法原理
• 3.3.1 Chirp Scaling算法原理
• 3.3.2 Chirp Scaling算法的实时实现方法
• 3.4 小结
• 第四章 机载 SAR地面动目标检测算法研究
• 4.1 前言
• 4.2 连续子孔径 GMTI算法原理
• 4.2.1 连续子孔径 GMTI算法概述
• 4.2.2 连续子孔径 GMTI算法原理
• 4.2.3 连续子孔径 GMTI算法流程
• 4.2.4 连续子孔径 GMTI算法仿真
• 4.3 DPCA连续子孔径 GMTI算法原理
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 DPCA回波模型
• 4.3.3 DPCA条件
• 4.3.4 DPCA连续子孔径GMTI算法
• 4.4 小结
• 第五章 机载 SAR自聚焦算法研究
• 5.1 前言
• 5.2 相位误差
• 5.2.1 低频相位误差
• 5.2.2 高频相位误差
• 5.3 粗误差补偿方法
• 5.3.1 SAR偏离航迹对原始数据的影响
• 5.3.2 粗运动误差补偿算法原理
• 5.3.3 粗运动误差补偿算法验证
• 5.4 精细误差补偿——自聚焦（PGA）方法
• 5.4.1 PGA算法原理
• 5.4.2 条带式PGA算法
• 5.4.3 条带PGA算法验证
• 5.5 小结
• 第六章 机载 SAR实时信号处理系统
• 6.1 前言
• 6.2 SAR实时信号处理系统
• 6.2.1 机载SAR实时成像处理系统性能要求
• 6.2.2 SAR实时成像处理系统设计方法
• 6.2.3 ADSP-TS101简介
• 6.2.4 SAR通用信号处理板
• 6.2.5 SAR通用信号处理板性能分析
• 6.2.6 SAR通用信号处理板工作方式
• 6.3 小结
• 第七章 机载 SAR/GMTI实时成像处理的实时实现
• 7.1 前言
• 7.2 Range Doppler成像算法的实时实现
• 7.2.1 预滤波与杂波锁定的实现
• 7.2.2 距离向压缩处理的实现
• 7.2.3 方位向压缩处理的实现
• 7.2.4 实时成像处理结果
• 7.3 SAR/GMTI实时成像的同时实现
• 7.4 DPCA连续子孔径 GMTI算法的实时实现
• 7.5 自聚焦算法的实时实现
• 7.6 小结
• 第八章 结束语
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢