两种宽带雷达的SAR成像方法及试验应用

论文摘要

合成孔径雷达（SAR）是一种具有高分辨率的主动式微波成像雷达,具有全天候、全天时工作的优点,并有良好的植被和地面穿透能力,因而在军事和民用领域都得到了广泛的应用和发展。本文针对两种常用的宽带雷达体制:线性调频（LFM）和频率步进（SF）,深入研究了这两种体制雷达的SAR成像方法和具体实现途径,完成了试验验证。主要工作总结如下:第一章绪论部分结合课题研究背景和意义,介绍了SAR成像技术的研究现状和发展趋势,并对本文所做的主要工作进行了概括。第二章主要围绕两种体制雷达的距离维高分辨成像技术展开研究。首先建立线性调频信号体制雷达目标回波模型,结合模型详细分析了脉冲压缩和解线频调两种距离成像方式;然后建立了频率步进信号体制雷达目标回波模型,研究了IFFT合成与带宽合成两种距离成像方法,在此基础上提出了改进的带宽合成算法。仿真结果验证了改进算法的有效性。第三章研究线性调频信号体制雷达的SAR成像问题,首先分析了方位高分辨原理,然后研究了基本的R-D算法和结合SPECAN处理的R-D算法两种算法,并分别做了点目标SAR成像仿真。最后在车载LFM雷达SAR系统的成像试验中采用结合SPECAN处理的R-D算法完成了某港口区域的SAR成像,试验结果验证了算法的有效性。第四章研究频率步进信号体制雷达的SAR成像问题,首先比较了频率步进雷达SAR系统与LFM雷达SAR系统的区别,分析了频率步进信号参数设计问题。然后给出了正侧视情况下频率步进信号体制雷达的速度补偿方法及SAR成像算法流程,通过仿真和外场轨道式正侧视SAR试验验证了算法的有效性。最后给出基于RADON变换的频率步进信号体制雷达斜视SAR速度补偿方法,以及斜视SAR自聚焦成像算法流程,该算法在外场轨道式斜视SAR试验中得到了某厂区的SAR图像,验证了算法的有效性。第五章对本文内容进行了系统的总结,并对下一步工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 本文主要工作及内容安排
• 第二章 距离高分辨成像技术
• 2.1 引言
• 2.2 线性调频信号距离成像
• 2.2.1 线性调频信号模型
• 2.2.2 脉冲压缩
• 2.2.3 解线频调法
• 2.2.4 高分辨距离成像仿真
• 2.3 频率步进信号距离成像
• 2.3.1 SF 雷达发射与回波信号模型
• 2.3.2 目标速度对距离成像的影响
• 2.3.3 采用带宽合成法的SF 雷达距离成像
• 2.3.4 基于LMSF 信号带宽合成的距离成像
• 2.3.5 仿真结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 LFM 雷达的合成孔径成像与试验
• 3.1 引言
• 3.2 方位向高分辨原理
• 3.3 LFM 雷达SAR 回波模型
• 3.4 LFM 雷达SAR 成像算法
• 3.4.1 算法简介与选择
• 3.4.2 基本的R-D 算法
• 3.4.3 结合SPECAN 处理的R-D 算法
• 3.4.4 LFM 雷达SAR 成像试验与数据处理
• 3.5 本章小结
• 第四章 SF 雷达的合成孔径成像与试验
• 4.1 引言
• 4.2 SF 雷达SAR 成像实验系统参数设计选择
• 4.2.1 频率步进量△f
• 4.2.2 子脉冲个数N
• r'>4.2.3 脉冲重复周期T_r
• 4.2.4 脉冲宽度?
• s'>4.2.5 采样时间间隔T_s
• 4.3 SF 雷达SAR 系统正侧视成像算法及试验
• 4.3.1 算法原理
• 4.3.2 仿真结果及分析
• 4.3.3 SF 雷达SAR 成像系统试验与数据处理
• 4.4 SF 雷达SAR 系统斜视成像算法及试验
• 4.4.1 斜视成像算法分析
• 4.4.2 SF 雷达SAR 系统斜视成像试验与数据处理
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果