机载双站SAR成像算法改进及参数估计方法研究

论文摘要

机载双站合成孔径雷达（Airborne Bistatic Synthetic Aperture Radar—AirbornBi-SAR）是一种以飞机为平台载体,收、发平台分置的SAR系统,它具有作用距离远、抗干扰性能好、隐蔽性强、能获取丰富目标信息等特点,是现在国内外雷达系统研究的热点。由于机载双站SAR收、发分置的特点,在系统设计和信号处理的实现中会面临新的技术难题。其空间几何模型更多样化,回波信号更加复杂,因此,存在着诸如成像方法,多普勒参数估计,以及收、发同步等技术问题。本论文针对相关技术问题主要进行了以下工作:1.对常见的几种机载双站SAR飞行模式进行了几何建模,并对其回波模型、多普勒特性进行了分析;研究分析了收、发双站基线偏角、俯仰角、各自的速度以及收、发站波束中心距离与距离向、方位向分辨率的关系。2.讨论了双站SAR距离-多普勒（Rang-Doppler—RD）成像算法;分析研究了在双站斜视和双站SAR特有的基线不垂直情况下的两种改进RD算法:二次距离压缩算法和斜视成像模式算法,并通过仿真分析检验了RD算法及其改进算法各自的适用性、局限性及各自的优缺点。3.对实际飞行试验获得的实测数据分别采用双站RD算法及其改进算法进行了成像处理,并得到了较好的实测数据图像,验证了这三种算法在平飞模式下的有效性。在实测数据预处理中,分析了PRF线性同步误差的产生原因及影响,采用了基于Radon变换的PRF线性同步误差补偿方法,并通过对实测数据的处理验证了其有效性。4.从时域和频域两方面研究了多普勒质心估计方法,并对这两种情况下算法的应用情况进行了仿真和对比,分析了各自的适用条件。5.研究了几种自聚焦算法,利用这几种算法对机载双站SAR飞行试验实测数据进行了多普勒调频斜率估计和成像,验证了其在平飞模式下的适用性,并总结比较了这几种算法的优点和局限性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 机载双站SAR国内外发展动态
• 1.2 课题背景及本论文主要工作
• 第二章 机载双站SAR工作原理
• 2.1 合成孔径雷达基本概念
• 2.2 机载双站SAR几何模型简介
• 2.2.1 任意飞行模式
• 2.2.2 追随式飞行模式
• 2.2.3 平行飞行模式
• 2.3 回波模型分析
• 2.3.1 回波数据格式
• 2.3.2 点目标回波信号模型
• 2.4 多普勒特性分析
• 2.5 双站SAR分辨率特性分析
• 2.5.1 距离分辨率
• 2.5.2 方位分辨率
• 2.6 本章小结
• 第三章 机载双站SAR距离-多普勒算法研究及实测数据处理
• 3.1 距离-多普勒（RD）成像算法
• 3.1.1 RD算法原理
• 3.1.2 聚焦深度
• 3.2 距离徙动现象及距离徙动校正
• 3.3 斜视及基线不垂直情况下的改进RD算法研究
• 3.3.1 二次距离压缩（SRC）算法
• 3.3.2 斜视成像模式（SIM）算法
• 3.4 成像算法仿真分析
• 3.5 实测数据处理
• 3.5.1 实测数据预处理
• 3.5.2 实测数据成像结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 机载双站SAR多普勒参数估计方法研究
• 4.1 多普勒频率中心估计方法分析
• 4.1.1 时域多普勒质心估计法
• 4.1.2 频域多普勒质心估计法
• 4.1.3 多普勒中心频率模糊
• 4.1.4 仿真分析
• 4.2 自聚焦算法分析
• 4.2.1 视错位法
• 4.2.2 相位梯度自聚焦算法
• 4.2.3 对比度最优自聚焦算法
• 4.2.4 Radon-Wigner算法
• 4.2.5 离散Chirp-Fourier变换算法
• 4.2.6 实测数据处理结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本论文工作总结
• 5.2 下一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 个人简历