滑動(dòng)聚束星載合成孔徑雷達(dá)回波建模與成像研究.pdf

1、星載合成孔徑雷達(dá)是以衛(wèi)星為平臺(tái)的。衛(wèi)星沿著軌道運(yùn)動(dòng)，雷達(dá)以一定的頻率發(fā)射接收脈沖信號(hào)，這就相當(dāng)于天線順序地從一個(gè)陣元位置移到下一個(gè)陣元位置，在空間形成一個(gè)“虛”的長(zhǎng)孔徑。最近，西方發(fā)達(dá)國(guó)家成功研制了星載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)，并且已經(jīng)用于軍事裝備。目前，最常用的星載合成孔徑雷達(dá)的工作模式是條帶模式和聚束模式。條帶模式可以進(jìn)行大面積成像，但其分辨率受到限制，聚束模式可以達(dá)到很高的分辨率，但是其成像范圍卻非常有限。本文描述和分析了了滑動(dòng)聚束模式，

2、它可以通過(guò)控制天線輻照區(qū)在地面移動(dòng)的速度來(lái)控制方位向的分辨率，其成像的面積要比聚束模式大，并且其分辨率可以高于相同尺寸天線的條帶模式的分辨率，從而在高分辨率和大面積成像上做出很好的權(quán)衡。本文在星載滑動(dòng)聚束模式成像機(jī)理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了點(diǎn)目標(biāo)回波方程，分析了其分辨率與測(cè)繪帶寬，然后簡(jiǎn)要介紹了聚束模式、條帶模式，進(jìn)而對(duì)滑動(dòng)聚束、聚束和條帶三種模式的分辨率和測(cè)繪帶寬進(jìn)行了比較，歸納出了它們之間的關(guān)系，并說(shuō)明了滑動(dòng)聚束模式的優(yōu)勢(shì)。在回波建模中，本

3、文根據(jù)滑動(dòng)聚束模型的點(diǎn)目標(biāo)方程，確立參考坐標(biāo)系，再由軌道參數(shù)，建立軌道模型，進(jìn)而推導(dǎo)出星載條件下衛(wèi)星與目標(biāo)點(diǎn)的中心斜距和任一時(shí)刻的斜距計(jì)算方法，并加入了地球旋轉(zhuǎn)和衛(wèi)星偏航的因素，修正了衛(wèi)星速度、中心斜距和斜視角，使得回波模型更加貼近實(shí)際情況。在對(duì)Chirp Scaling (CS)，非線性CS和頻率Scaling三種成像算法適用范圍和特點(diǎn)進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上，本文提出了改進(jìn)的算法：用相位四次項(xiàng)完成距離向壓縮的問(wèn)題，滿足大面積且高分辨率滑

4、動(dòng)聚束模式成像的要求；采用對(duì)方位向壓縮的方法，避免了脈沖重復(fù)頻率過(guò)高，使成像算法更能適用于實(shí)際情況。在結(jié)果仿真時(shí)，本文還引入了系統(tǒng)模糊度計(jì)算來(lái)推導(dǎo)脈沖重復(fù)頻率，避免脈沖重復(fù)頻率過(guò)高，另外推導(dǎo)了脈沖重復(fù)頻率的上下限，使得仿真的結(jié)果可靠且穩(wěn)定。最后，本文對(duì)于正側(cè)視以及加入地球自轉(zhuǎn)和衛(wèi)星偏航的情況進(jìn)行仿真，驗(yàn)證回波模型和成像算法的正確性。針對(duì)不同斜視角情況下采用不加窗或者加窗的操作，以驗(yàn)證成像算法在較大斜視角下的可靠性和穩(wěn)定性。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果