论文部分内容阅读
合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar,SAR）系统搭载在飞机、卫星等移动平台上，利用合成孔径和微波技术，能够对地面指定区域实施全天时、全天候的实时观测并实现高分辨率成像功能。作为具有强抗干扰性的主动监测系统，SAR在军事和民用领域都发挥着重要作用，包括灾害预警、军事侦查和资源勘探等功能都可以通过SAR系统实现。
虽然机载斜视SAR系统的构型部署相对简单，但其成像算法的研究将面临更多的挑战。雷达波束的斜视模式增加SAR几何构型设计灵活性的同时，不仅造成了严重的距离-方位耦合，还导致剩余RCM(RangeCellMigration)和多普勒相位存在更复杂的方位空变特性，严重影响了最终的聚焦结果。
针对以上问题，本文提出了基于改进圆模型的机载斜视SAR成像处理算法。首先利用LRWC(LinearRangeWalkCorrection)和KT(Keystone)变换相结合的方法解除了斜视条件下的距离-方位耦合，并去除了线性距离走动和多普勒中心频率；根据BulkRCMC(RangeCellMigrationCollection)的结果，在二维平面上构建了一种改进圆模型，高度近似的描述了点目标波束中心距离偏移的方位空变特性；基于该模型，提出了新的方位空变的剩余RCMC方法，并利用该模型的推导结果改进了ENLCS(ExtendedNonlinearChirpScaling)算法的方位均衡和压缩过程。仿真结果表明，本文基于改进圆模型的SAR成像算法准确地处理了方位空变的剩余高阶RCM和多普勒相位，极大地提高了机载斜视SAR成像的聚焦性能。
在宽测绘带场景下，机载雷达平台与目标区域之间的距离相对较小，不同点目标的波束斜视角之间的变化无法被忽略，导致具有固定斜视角的传统几何构型无法准确的描述点目标回波的信号特性，而宽测绘带和波束作用距离较小的特点也对描述SAR信号方位空变特性的解析模型提出了更高的精度要求。
针对宽测绘带成像的问题，本文提出了一种基于三维球体模型的机载SAR高分宽幅成像算法。首先设计了一种更准确的几何构型，并分析了其变斜视角信号特性；在完成距离向预处理之后，根据改进的几何构型构建出一种新的三维球体模型，能够准确的描述变斜视SAR信号空间内点目标距离偏移的方位空变关系；利用该模型的推导结果，改进了方位空变的剩余RCMC方法和ENLCS的方位均衡和压缩过程。根据仿真实验的结果可知，相比于传统成像方法，基于三维球体模型的机载SAR成像算法能够实现更好的宽测绘带高分辨率聚焦效果。
虽然机载斜视SAR系统的构型部署相对简单，但其成像算法的研究将面临更多的挑战。雷达波束的斜视模式增加SAR几何构型设计灵活性的同时，不仅造成了严重的距离-方位耦合，还导致剩余RCM(RangeCellMigration)和多普勒相位存在更复杂的方位空变特性，严重影响了最终的聚焦结果。
针对以上问题，本文提出了基于改进圆模型的机载斜视SAR成像处理算法。首先利用LRWC(LinearRangeWalkCorrection)和KT(Keystone)变换相结合的方法解除了斜视条件下的距离-方位耦合，并去除了线性距离走动和多普勒中心频率；根据BulkRCMC(RangeCellMigrationCollection)的结果，在二维平面上构建了一种改进圆模型，高度近似的描述了点目标波束中心距离偏移的方位空变特性；基于该模型，提出了新的方位空变的剩余RCMC方法，并利用该模型的推导结果改进了ENLCS(ExtendedNonlinearChirpScaling)算法的方位均衡和压缩过程。仿真结果表明，本文基于改进圆模型的SAR成像算法准确地处理了方位空变的剩余高阶RCM和多普勒相位，极大地提高了机载斜视SAR成像的聚焦性能。
在宽测绘带场景下，机载雷达平台与目标区域之间的距离相对较小，不同点目标的波束斜视角之间的变化无法被忽略，导致具有固定斜视角的传统几何构型无法准确的描述点目标回波的信号特性，而宽测绘带和波束作用距离较小的特点也对描述SAR信号方位空变特性的解析模型提出了更高的精度要求。
针对宽测绘带成像的问题，本文提出了一种基于三维球体模型的机载SAR高分宽幅成像算法。首先设计了一种更准确的几何构型，并分析了其变斜视角信号特性；在完成距离向预处理之后，根据改进的几何构型构建出一种新的三维球体模型，能够准确的描述变斜视SAR信号空间内点目标距离偏移的方位空变关系；利用该模型的推导结果，改进了方位空变的剩余RCMC方法和ENLCS的方位均衡和压缩过程。根据仿真实验的结果可知，相比于传统成像方法，基于三维球体模型的机载SAR成像算法能够实现更好的宽测绘带高分辨率聚焦效果。