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双/多基(站)合成孔径雷达(Bi-andMultistaticSAR)由于其收发平台分置,使得该体制的系统灵活性高,且具有传统单基站SAR所不具有的优势,因而是SAR领域研究的一个热点方向,受到各国重视。以卫星作发射源、飞机接收的星/机(混合)双基SAR系统,作为双/多基SAR系统中一种较为复杂构型,由于巨大的平台差异使得该系统理论价值很高,可以作为一种验证模式,而且在应用上该系统有望结合两种平台的优势,在民事和军事上都有较好的应用前景。
本文主要围绕星/机双基SAR的成像算法及相关技术进行了深入研究,研究过程中采取了由易到难、由单基SAR到双基SAR的步骤,主要工作及创新总结如下:
1)总结了单基SAR的工作模式,针对相关文献提出的逆行波束交叉滑动聚束模式,将其与传统滑动聚束模式进行了较为全面的仿真分析和比较,包括成像几何、合成孔径时间、回波方程、多普勒历程以及方位分辨率等,最后对两种模式进行了回波模拟和成像处理,并进一步阐述了两种模式之间的区别。此外还研究了逆滑动聚束模式。
2)较为全面的总结了单基SAR的成像算法,详细研究了逆变标算法及实现,针对双基算法中使用的距离分块处理方法,对其进行单基站SAR模式下的算法推导和完善,并从理论上对分快处理进行了分析和证明,提出了基于RD域分块的距离徙动算法(RDB-RMA)。最后通过点阵目标仿真将该算法与近似距离徙动算法(A-RMA)和逆变标算法(SIFT-RMA)在性能和效率上进行了比较,通过实测数据处理对该算法的可行性进行了验证。
3)对一站固定式双基SAR从建模、仿真到成像处理做了系统性研究,针对发射机固定的双基SAR系统,建立了接收机工作在三种模式下(条带、聚束、滑动聚束)的回波信号模型,给出了发射机固定双基SAR回波模拟方法,总结了一站固定双基SAR的成像特点,推导并改进了一站固定式双基SAR二维频域成像算法:针对双基斜距与单程斜距之间的非线性关系引起聚焦后发生畸变等问题,在没有增加额外运算量的前提下引入了距离标度插值,改善点阵目标的聚焦性能;详细论证了一次分块处理所存在的问题,提出了采用两次分块处理的方法,对算法进行了完善。最后通过点阵目标和分布式目标仿真对所提出算法进行了验证。
4)对星/机双基SAR的几种实用化工作模式进行了一个较为全面的分析,包括成像几何、回波方程、场景宽度、多普勒带宽、分辨率等等,最后研究了星/机双基SAR的回波仿真方法。
5)对星/机双基SAR的双基点目标参考谱(BPTRS)求解方法进行了较为全面的研究,在总结已有方法的基础上,提出了一种新的精确BPTRS求解方法,该方法从时频一一对应关系出发,摒弃了泰勒级数近似展开的做法,推导结果不需要条件约束,通过点目标仿真对所提出方法进行了验证。
6)较为全面研究和总结了星/机双基SAR的成像算法,主要包括:
◆研究并总结了已有算法的特点和缺点,并将其称为双线性近似处理方法
◆针对基于单直线斜视距离模型(SLSRM)的成像算法只能进行小场景成像处理,且没有有效地几何校正方法等问题,提出了一种将分块处理和二维插值校正相结合的频域成像算法,该方法能够满足较大场景成像处理,本文将该方法称为单基等效处理方法。
◆在本文提出的BPTRS的基础上提出了一种新的二维频域成像算法,该方法利用距离向分块处理来实现距离徙动校正和多普勒高次相位补偿,利用变标逆傅里叶变换和sinc插值来实现几何校正,本文将该方法称为变换域分块处理方法。
◆研究了星/机双基SAR时域后向投影(BP)算法。