合成孔徑雷達(dá)成像方法與對合成孔徑雷達(dá)干擾方法的研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)是一種能夠全天候、全天時、遠(yuǎn)距離提供高分辨率雷達(dá)圖像的成像雷達(dá)，它的出現(xiàn)擴(kuò)展了原始的雷達(dá)概念，它具有對區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行成像和識別的能力，在軍用和民用領(lǐng)域都具有非常重要的價值。由于合成孔徑雷達(dá)具有卓越的性能以及廣泛的軍事用途，對合成孔徑雷達(dá)干擾方法的研究也十分緊迫，該研究對國防技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展具有重大的意義。 為了研究對合成孔徑雷達(dá)的干擾方法，必須掌握合成孔徑雷達(dá)的工作原理及其成像算法，從而為對合成孔徑雷達(dá)干擾方法的研究提供

2、平臺，本論文就是圍繞合成孔徑雷達(dá)成像方法與對合成孔徑雷達(dá)的干擾方法展開研究。論文主要涉及下面幾個方面的研究內(nèi)容：合成孔徑雷達(dá)的距離向和方位向成像原理、條帶式SAR與聚束式SAR的成像處理方法研究、合成孔徑雷達(dá)的成像算法及其改進(jìn)算法研究、對合成孔徑雷達(dá)的干擾方法研究、對合成孔徑雷達(dá)的干擾效果評估方法研究。主要工作概括如下： 1．研究了合成孔徑雷達(dá)的距離向成像原理和方位向成像原理。從距離向和方位向兩個一維信號處理入手進(jìn)行研究，為后面

3、章節(jié)合成孔徑雷達(dá)的二維成像方法研究打下基礎(chǔ)。研究了距離向成像所涉及的處理方法，其中包括距離向匹配濾波重建處理方法和距離向解線頻調(diào)（dechirp）處理方法，并比較了兩者的異同點。針對不同的處理方法，研究了距離向信號處理的采樣率選擇問題，從而達(dá)到降低距離向采樣率的目的。從距離向點擴(kuò)展函數(shù)的角度出發(fā)，對距離向分辨率進(jìn)行了分析。給出了距離向圖像重建的步驟。研究了方位向成像所涉及的處理方法，其中包括方位向匹配濾波重建處理方法和方位向dechir

4、p處理方法，研究表明方位向dechirp處理在聚束式SAR系統(tǒng)中是降低PRF的信號處理工具，也是SAR系統(tǒng)通過數(shù)字聚焦方法完成指定場景成像的信號處理工具。研究了不同條件下方位向信號處理的采樣率選擇問題，從而達(dá)到降低方位向采樣率的目的。從方位向點擴(kuò)展函數(shù)的角度出發(fā)，對方位向分辨率進(jìn)行了分析。給出了方位向圖像重建的步驟。 2．針對條帶式合成孔徑雷達(dá)與聚束式合成孔徑雷達(dá)的特點，研究了兩者成像處理方法的區(qū)別與內(nèi)在聯(lián)系。研究了合成孔徑雷達(dá)

5、成像的空間頻率插值算法，分析了該算法對于條帶式SAR與聚束式SAR成像處理的相同點和不同點，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了條帶式SAR與聚束式SAR成像算法的統(tǒng)一。在各個方面對條帶式SAR與聚束式SAR進(jìn)行了分析比較，其中包括頻譜結(jié)構(gòu)分析、分辨率分析、回波信號帶寬及其采樣率分析、聚束式SAR的方位向dechirp處理分析以及部分波束成像處理方法分析，并說明了各種處理方法對SAR成像處理的優(yōu)缺點。提出了在斜視條件下將條帶式SAR數(shù)據(jù)分塊，進(jìn)行聚束式處理

6、的方法，并對聚束式成像區(qū)域參數(shù)的選擇進(jìn)行了分析，此方法一方面減小了信號處理的運算量，另一方面對單一模式的SAR提供了數(shù)據(jù)處理上的靈活性。 3．提出了一種合成孔徑雷達(dá)成像的改進(jìn)算法—子孔徑參考信號相位對齊算法，該算法可以增大合成孔徑雷達(dá)的方位向成像范圍。該算法的本質(zhì)是將各個子孔徑參考信號的相位調(diào)整為同相（也就是使相位對齊），使用相位對齊的參考信號對子孔徑場景回波信號進(jìn)行解調(diào)，進(jìn)而構(gòu)造新的聚焦窗函數(shù)進(jìn)行SAR成像。理論分析表明，在相

7、同的數(shù)據(jù)采樣點條件下，相對于子孔徑數(shù)字聚焦處理方法，參考信號相位對齊算法使得方位向成像范圍明顯增大。 4．研究了幾種合成孔徑雷達(dá)的成像算法，其中包括距離徙動算法和Range stacking算法，對算法中所涉及到的關(guān)鍵處理方法進(jìn)行了理論分析。從研究距離徙動算法入手，對合成孔徑雷達(dá)成像中所涉及的dechirp處理技術(shù)進(jìn)行了全面、細(xì)致的理論分析，其中包括距離向dechirp處理、方位向dechirp處理、二維dechirp處理中運動

8、補(bǔ)償?shù)近c和運動補(bǔ)償?shù)骄€的分析、距離去斜處理加剩余視頻相位（RVP）校正的理論分析。比較了距離徙動算法與空間頻率插值算法的異同點，在此基礎(chǔ)上提出了空間頻率插值算法的改進(jìn)方法，即將空間頻率插值算法的距離向壓縮方式從快時間域匹配濾波處理替換為距離徙動算法中的距離向dechirp處理加RVP校正，該處理方法可以降低距離向的采樣率，為超寬帶雷達(dá)的數(shù)字信號處理帶來很大的好處。 5．針對合成孔徑雷達(dá)具有相當(dāng)高的信號處理增益的特點，提出了幾種對

9、合成孔徑雷達(dá)的相干干擾方法，并對各種干擾方法所涉及到的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的理論分析。采用相干干擾方法可以利用SAR的全部或部分信號處理增益，其相對于傳統(tǒng)的非相干干擾方法可以提高干擾功率的利用率。提出了針對合成孔徑雷達(dá)采用數(shù)字圖像合成（DIS）完成欺騙干擾的方法，通過理論分析確定了對SAR欺騙干擾信號的幅度調(diào)制量和相位調(diào)制量，并給出了采用DIS方法對SAR進(jìn)行欺騙干擾的實現(xiàn)框圖和步驟，該方法可以獲得和SAR回波信號相同的處理增益。提出了對

10、合成孔徑雷達(dá)的移頻干擾方法，其中包括對SAR的距離向移頻干擾方法和方位向移頻干擾方法，從而推廣到對SAR的二維移頻干擾方法，對其模型及其參數(shù)選擇進(jìn)行了理論分析。理論分析表明，對SAR的移頻干擾方法可以獲得SAR的部分處理增益。提出了對合成孔徑雷達(dá)的調(diào)頻預(yù)加重干擾方法，其中包括正弦調(diào)頻預(yù)加重干擾方法、鋸齒調(diào)頻預(yù)加重干擾方法、噪聲調(diào)頻預(yù)加重干擾方法，對各種調(diào)頻預(yù)加重干擾方法關(guān)鍵參數(shù)的選擇進(jìn)行了細(xì)致的理論分析，并提出了二維調(diào)頻預(yù)加重干擾方法以

11、及將調(diào)頻預(yù)加重干擾與移頻干擾相結(jié)合的二維干擾方法。理論分析表明，對合成孔徑雷達(dá)的調(diào)頻預(yù)加重干擾可以看作多個移頻干擾的線性組合，因而可以獲得SAR的部分處理增益。 6．研究了對合成孔徑雷達(dá)的干擾效果評估方法，由于合成孔徑雷達(dá)是二維成像雷達(dá)，其探測目標(biāo)是面目標(biāo)，其信號處理所得結(jié)果是圖像，對SAR的干擾效果評估是以雷達(dá)成像區(qū)域受到干擾的效果來評價的。研究了合成孔徑雷達(dá)接收到的各種信號模型以及對合成孔徑雷達(dá)阻塞干擾的判決準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則是以