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双/多基地SAR是合成孔径雷达概念和技术的进一步发展,由于收、发分置,形成了一些优于传统单基地SAR的特点,如构成方式灵活、图像内容丰富等。特别是接收机静默工作,不容易被侦察定位,具有较强的电子对抗能力。双/多基地SAR是未来合成孔径雷达发展的一个重要趋势,正受到国内外微波遥感领域的广泛关注。
论文在深入分析双基地SAR信号模型的基础上,研究了平移不变双基地SAR和固定接收机双基地SAR的成像算法,讨论了双基地SAR中存在的高程依赖问题,并对“多发多收”方式的多基地SAR及其在下视三维成像雷达中的应用进行了深入研究。论文主要工作及贡献如下:
1、基于Fresnel近似和驻定相位原理,提出了一种双基地SAR等效单基地的二维频谱模型。通过引入等效单基量、双基因子和加权等效距离等参数,把双基地SAR的频谱模型转化为单基地的形式；并基于该模型,分析了双基地SAR的多普勒特性和特殊构型的简化表示。该模型概念清晰,表述简洁,对开发频域或混合域的双基地SAR成像算法具有重要意义。
2、根据平移不变双基地SAR的信号特性,研究了等效单基地算法在双基地SAR成像中的应用,提出了一种基于HQBA(Half Quasi-Bistatic Angle)计算的平移不变双基地SAR成像算法。HQBA的引入,使平移不变双基地SAR频谱的精确表示成为可能。尽管HQBA的计算比较耗时,但该过程可以在系统参数和工作场景确定后提前进行,以提高成像处理效率。
3、针对固定接收机双基地SAR的方位移变性,提出了一种BP(Backprojection)算法的快速实现方法和一种的扩展NLCS(Non-Linear ChirpScaling)算法。前者主要通过建立两个索引矩阵来减少时延的计算量,使时域处理效率得以提高。后者基于混合域处理,通过距离分块和二维频域的RCMC(Range Cell Migration Correction)校正由发射机运动引起的距离徙动,用方位扰动函数均衡同一距离门上各目标的多普勒调频率,并在方位压缩后用子孔径方法补偿由NLCS操作引入的方位依赖高次相位项。
4、研究了双基地SAR的高程依赖原理,分析了平坦假设带来的相位误差,并给出误差的分析方法和约束条件。由于双基地SAR具有3-D特性和旋转变化性,精确聚焦需要依赖地形起伏的高程数据,而成像处理通常假设地面是平坦的。所以在实际应用中,应根据场景参数确定平坦假设的适用范围,或对数据进行分块处理,以保证聚焦效果。
5、分析了一维虚拟线阵在机载下视三维成像雷达中的应用,提出了一种基于RMA(Range Migration Algorithm)与FFT多波束形成的三维成像算法。对于“多发多收”多基地SAR,在远场近似条件下,任意一对收发单元的几何中心形成一个虚拟阵元,因此可以用包含较少阵元数目的稀疏孔径阵,获得紧凑分布的虚拟阵列。该三维成像算法在距离向和方位向采用传统的RMA处理,而在Across-Track方向采用基于FFT的多波束形成技术。