同平臺多天線SAR成像方法研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)(SAR)在軍事和民用領(lǐng)域的不同應(yīng)用場景中有著廣泛的需求。將同平臺多天線技術(shù)與SAR相結(jié)合,為解決常規(guī)單天線SAR面臨的高分辨率和寬測繪帶互相制約的矛盾等實(shí)際問題提供了有效的途徑。同平臺多天線SAR相對于常規(guī)SAR具有更多的系統(tǒng)自由度,結(jié)合數(shù)字波束形成（DBF)技術(shù),利用多個(gè)發(fā)射波形的相關(guān)特性和等效陣列的波束特性能夠提高SAR系統(tǒng)的性能。因其在高分辨率寬測繪帶成像、動目標(biāo)檢測及抑制干擾等方面的顯著優(yōu)勢,受到了國內(nèi)外遙感領(lǐng)域和

2、雷達(dá)成像領(lǐng)域的廣泛關(guān)注,成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。論文以常規(guī)SAR成像技術(shù)為基礎(chǔ),針對高分辨率寬測繪帶、動目標(biāo)檢測及大數(shù)據(jù)量等問題,以同平臺多天線SAR成像理論與方法作為研究內(nèi)容,分別研究了距離向多天線、方位向多天線、距離向和方位向聯(lián)合多天線SAR成像模式,提出了基于互質(zhì)陣列的MIMO SAR成像方法、基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的非均勻采樣DPCMAB成像方法以及基于壓縮感知的MIMO SAR寬測繪帶成像方法。論文主要工作和創(chuàng)新總結(jié)如下:

3、r>　　1、研究了大斜視SAR成像算法。對斜視SAR的回波表達(dá)式進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)和分析,提出了一種時(shí)域校正距離走動的大斜視擴(kuò)展線性調(diào)頻變標(biāo)（ECS)成像算法。該算法在時(shí)域進(jìn)行距離走動校正,利用等效的ECS成像算法進(jìn)行成像處理。距離走動校正只需要簡單的相位相加即可完成,流程簡單,計(jì)算量適中。仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的可行性和有效性。
　　2、在距離向多天線SAR成像模式下,提出了基于互質(zhì)陣列的MIMO-Cop SAR成像方法。首先研究了基

4、于線性調(diào)頻脈沖信號的MIMO SAR波形設(shè)計(jì),分析了基于線性調(diào)頻脈沖信號的波形集,并推導(dǎo)了脈沖間調(diào)斜率不同時(shí)精確的模糊函數(shù)表達(dá)式;將Costas編碼和線性調(diào)頻信號相結(jié)合,設(shè)計(jì)了脈間Costas跳頻脈內(nèi)隨機(jī)斜率線性調(diào)頻（IPC-SCLFM)的波形集。然后將IPC-SCLFM波形應(yīng)用于距離向多天線SAR成像,提出了一種基于互質(zhì)接收陣列的MIMO-Cop SAR成像方法。給出了兩種互質(zhì)接收線陣結(jié)構(gòu),將DBF技術(shù)應(yīng)用于回波信號,并利用簡單的相乘

5、處理,完成信號分離,很好地抑制了互相關(guān)電平,有效地減少了回波信號的數(shù)據(jù)量。最后進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,成像效果性能良好,有效地抑制了噪聲。同時(shí)MIMO-Cop SAR也適用于OFDM-LFM信號體制。
　　3、在方位向多天線SAR成像模式下,提出了基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換（FrFT)的非均勻采樣SAR成像方法。由于方位向多天線的尺寸誤差、安裝誤差,以及平臺的非勻速運(yùn)動,回波在方位向會產(chǎn)生非均勻采樣的問題。在多相位中心多波束（DPCM

6、AB)SAR成像中,將非均勻采樣點(diǎn)在分?jǐn)?shù)階Fourier變換域上重構(gòu)能夠得到原始信號均勻采樣的分?jǐn)?shù)階頻譜?；夭〝?shù)據(jù)距離壓縮后進(jìn)行方位向重構(gòu),獲得重構(gòu)后的數(shù)據(jù)再進(jìn)行FrFT變換,得到動目標(biāo)的參數(shù)估計(jì),從而實(shí)現(xiàn)了對動目標(biāo)成像,有效的解決了非均勻采樣和動目標(biāo)檢測的問題。通過理論仿真驗(yàn)證了此方法的有效性。
　　4、在距離向和方位向聯(lián)合多天線成像模式下,提出了基于壓縮感知的MIMO SAR寬測繪帶成像方法。距離向接收天線采用稀布陣,給出了基