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聚束模式、滑动聚束模式、ScanSAR模式和TOPSAR模式等是现代合成孔径雷达(SAR)的主要工作模式。借助于天线扫描能力的增强,这些模式有效地改善了方位分辨率及测绘宽度。但天线波束指向的改变也引起了回波方位频谱扩展等问题,使成像处理变得非常困难。本文在深入分析这些模式中最具代表性的滑动聚束模式系统特性以及回波信号模型的基础上,提出了适合处理多模式数据的成像算法。
在深入研究滑动聚束SAR的成像模型以及回波时域和频域区间的方位相关性和多普勒频率特性的基础上,给出了成像几何参数的选择依据,并指出了波束指向步进改变对成像处理的影响以及星载滑动聚束模型下平台速度与波束地面移动速度的关系。
在深入分析滑动聚束SAR回波模型的基础上,介绍利用子孔径原理和去斜原理(De-ramp)解决方位频谱混叠的方法,利用波数域算法(WDA)和二维频域相位补偿算法来解决方位距离二维耦合问题,并提出一种通用的频域成像处理算法,该算法根据成像参数和处理精度要求选择对SAR系统传递函数频谱的近似阶数,解决了一般频域成像算法对高阶相位补偿能力受限于成像参数的问题。
将去距离走动成像算法能够解除斜视成像条件下方位距离二维耦合的原理引入滑动聚束成像处理,提出一种与波束扫描相适应的基于改进CS算法的去距离走动算法,在解除方位频谱混叠的同时大大降低了距离方位二维耦合,能够适应滑动聚束模式斜视角变化大的成像要求。
分析了多种成像模式回波的特点以及数据处理难点所在,指出方位回波的时间频率历程反映着模式的本质特点,基于方位频率去斜技术,使多模式回波具有相同形式的时频历程,并据此提出一种通用的多模式成像处理算法,大大提高了成像处理算法的效率。
提出一种了基于小波变换的空变误差补偿方案来解决机载滑动聚束的运动补偿问题的方法,将高效的二次相位误差估计方法FMD(Fast Map Drift)算法以及修正的相位梯度(PGA)差分窗应用于滑动聚束模式的自聚焦处理,并通过实测数据验证了所提出运动补偿算法的效果。
从城市地区高分辨率SAR图像中呈现的新特征出发,深入研究了SAR图像中反演目标三维几何特征和表面电磁特性的原理和方法,并给出了SAR图像模拟的常用手段。