機載合成孔徑雷達大斜視成像算法研究.pdf

1、機載斜視合成孔徑雷達(synthetic aperture radar，簡稱SAR)是一種波束指向前方或者后方并且斜視角可以達到幾十度的合成孔徑雷達。機載斜視SAR可以利用雷達散射截面與方位角的相關性從而提供地表結構信息，并且由于其靈活的波束指向，從而可以通過一次飛行實現(xiàn)敏感區(qū)域的多次成像。正是因為機載斜視SAR具備這些方面的潛力，使其在軍事識別和目標定位等領域有著重要的應用。
　　然而，由于斜視模式下包含大距離徙動（range

2、cell migration，簡稱RCM）和大的多普勒中心頻率，使斜視情況下的成像算法隨著斜視角的增大而變得復雜。盡管目前有許多關于斜視SAR的算法，比如距離多普勒算法(range Doppler，簡稱RD)以及改進算法、chirp scaling(CS)算法等。但是當斜視角較大時，距離向和方位向之間存在嚴重的耦合，使得這些算法只適合處理小斜視角和中等斜視角情況。其他的算法比如ωk算法，HSS算法和非線性CS算法都可以處理大斜視角情況，

3、但是它們都有各自的優(yōu)缺點。ωk算法理論上可以處理任何大斜視情況，但是其復雜的插值操作限制了其實際應用。HSS算法是一種適合大斜視情況下的成像算法，但是其子孔徑操作增加了其算法的復雜性。此外，ωk算法和非線性CS算法需要大的脈沖重復頻率(pulse repetition frequency，簡稱PRF)來避免方位混疊。
　　本文中我們對機載斜視SAR的成像幾何模型和回波數(shù)據(jù)進行了分析，提出了一種適合大斜視角情況下的高效成像算法。由于

4、大的距離和方位向耦合，二維頻譜出現(xiàn)傾斜，因此需要一個大的PRF來避免方位混疊。這樣便增加了計算量和減小了測繪帶寬。此外，PRF的變化會導致頻譜的翻褶。在這個方法中，線性項距離徙動校正（range cell migration correction，簡稱RCMC）將二維頻譜校正，方位解調將頻譜搬移至基帶。最后，我們對二維成像算法進行擴展，使其適應于三維成像并給出了仿真結果。
　　本文的主要研究內容和創(chuàng)新點如下:
　　1.斜視S

5、AR成像幾何模型、回波信號數(shù)據(jù)和系統(tǒng)特性的研究。在已有一般成像幾何模型的基礎上，我們考慮了斜視角與斜視角在地面投影不同的區(qū)別，建立了更加精確的幾何模型，由此得到的回波數(shù)據(jù)也更加精確可靠。此外，我們對斜視SAR的多普勒特性以及距離徙動等特點進行了較為詳細的分析。
　　2.斜視SAR二維成像算法的研究。由于波束指向不再垂直于載機飛行方向，斜視情況下的回波特性將不同于正側視SAR，方位向和距離向有嚴重的耦合。本文中提出的算法通過預先進行