【摘要】:高分辨率寬測(cè)繪帶星載SAR具有十分重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景,提高SAR圖像的分辨率能夠極大的提升雷達(dá)對(duì)觀測(cè)目標(biāo)的特征提取和精細(xì)表征能力,從而提升SAR圖像在各領(lǐng)域應(yīng)用中的價(jià)值,提高SAR的測(cè)繪帶寬度則可以提高對(duì)大場(chǎng)景的測(cè)繪效率。所以大量的學(xué)者紛紛投身其中,進(jìn)行了大量的研究,但是還有很多問(wèn)題需要探討解決。在星載SAR中,衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)地球自西向東自轉(zhuǎn),當(dāng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)到不同的緯度時(shí),地面切向速度也不相同,這些因素都造成了SAR成像幾何的復(fù)雜性。在低分辨率的情況下,星載彎曲幾何可以用直線模型來(lái)近似,但是當(dāng)星載SAR的分辨率提高到一定程度后,彎曲的衛(wèi)星軌道不能再用直線幾何來(lái)近似,雙曲線斜距模型不再適用,傳統(tǒng)基于雙曲線模型的成像方法也不再適用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文圍繞著星載SAR的“高分辨率”和“寬測(cè)繪帶”兩個(gè)需求,提出了等效加速度斜距模型和斜視等效加速度斜距模型,對(duì)雙曲線斜距模型加以改進(jìn),以適應(yīng)超高分辨率的需求。以這兩個(gè)斜距模型為基礎(chǔ),分別研究了超高分辨率星載滑動(dòng)聚束SAR速度變標(biāo)成像方法和超高分辨率星載斜視滑動(dòng)聚束SAR全孔徑成像方法,并且結(jié)合多發(fā)多收技術(shù)研究了超高分辨率寬測(cè)繪帶星載多發(fā)多收SAR成像。具體來(lái)說(shuō),本文的主要工作內(nèi)容如下:1.首先介紹了星載SAR的成像原理,包括星載SAR的幾何關(guān)系,星載SAR中比較基本的術(shù)語(yǔ),兩維分辨率的概念和表達(dá)式,以及最小天線面積原理。然后對(duì)本文著重進(jìn)行研究的滑動(dòng)聚束模式進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,對(duì)滑動(dòng)聚束模式的幾何關(guān)系和時(shí)頻關(guān)系進(jìn)行了分析,對(duì)滑動(dòng)聚束模式的兩大類(lèi)成像算法,即基于子孔徑的成像算法和基于去斜的成像算法,進(jìn)行了討論。2.在星載滑動(dòng)聚束SAR中,衛(wèi)星沿著曲線在運(yùn)動(dòng),當(dāng)分辨率比較低時(shí),可以用直線幾何來(lái)近似,傳統(tǒng)基于雙曲線斜距模型的成像方法都可以適用。但是當(dāng)分辨率很高時(shí),星載SAR的彎曲軌道不能用直線幾何來(lái)近似,傳統(tǒng)的雙曲線斜距模型不再適用,等效速度的方位空變性也不能忽略,因此傳統(tǒng)基于雙曲線斜距模型的成像方法不再適用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本文提出了一種等效加速度斜距模型,把等效速度的方位空變性包含在內(nèi),可以精確地處理星載SAR彎曲幾何。然后基于等效加速度斜距模型提出了一種速度變標(biāo)算法,通過(guò)方位重采樣對(duì)等效速度進(jìn)行了時(shí)間尺度上的放大或縮小,得到非空變的等效速度。新的速度變標(biāo)算法可以適應(yīng)超高分辨率星載SAR的需要。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了新的斜距模型和成像方法的有效性。3.區(qū)別于普通的滑動(dòng)聚束模式,在斜視滑動(dòng)聚束模式中,斜視角度的增大帶來(lái)了新的問(wèn)題,斜距歷程的方位空變性更大,距離和方位的耦合更為嚴(yán)重。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,首先對(duì)本文提出的等效加速度斜距模型進(jìn)行了擴(kuò)展,提出了一種斜視等效加速度斜距模型,可以精確處理超高分辨率星載斜視SAR的彎曲軌道。然后基于此模型提出了一種基于去斜的斜視全孔徑成像方法,結(jié)合了兩步算法和RMA算法的基本思路,并根據(jù)斜視等效加速度斜距模型的表達(dá)式對(duì)該算法加以改進(jìn),可以對(duì)等效速度的方位空變性以及二維頻譜的距離空變性進(jìn)行處理。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了新的斜距模型和成像方法的有效性。4.把超高分辨率星載滑動(dòng)聚束SAR速度變標(biāo)成像方法與多發(fā)多收技術(shù)相結(jié)合,不僅能實(shí)現(xiàn)高分辨率還能實(shí)現(xiàn)寬測(cè)繪帶。首先建立了超高分辨率寬測(cè)繪帶星載多發(fā)多收SAR的信號(hào)模型,然后對(duì)整個(gè)成像流程進(jìn)行了研究,包括方位向解模糊處理,距離向頻帶合成處理,以及后續(xù)的成像處理。在進(jìn)行子帶拼接時(shí),由于相鄰子帶之間會(huì)有頻譜混疊,在進(jìn)行匹配濾波后會(huì)產(chǎn)生較高的虛像,影響成像質(zhì)量。針對(duì)此問(wèn)題提出了一種優(yōu)化的線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)射波形,可以有效降低子帶拼接后的虛像電平。另外,對(duì)三種典型的高分辨率寬測(cè)繪帶體制從不同角度進(jìn)行了性能分析和比較,為工程實(shí)現(xiàn)提供參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】:西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類(lèi)號(hào)】:TN957.52
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本文編號(hào):
2301925
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