弹载SAR运动补偿及成像算法研究

发布时间：2020-09-08 08:57

　　在现代化战争中,精确制导武器的作用越来越重要,以导弹为平台的SAR成像技术已成为国防工业发展的重点。但由于导弹与飞机等平台运动的特点有很大不同,因此传统的SAR成像算法难以直接被用在弹载SAR成像中。本文主要研究了弹载SAR正侧视和大斜视模式下的成像算法,具体工作包括以下几个方面。首先,在介绍SAR成像的基本原理之后,讨论了弹载SAR复杂的运动特点,并构建弹载SAR三维空间立体图像的几何构型,分析了其与普通SAR成像模型的差异,给出了雷达到场景中目标的斜距表达式与回波信号表达式;对于弹载SAR回波信号,采用级数反演法推导了其二维频谱表达式,并据此构造了不同的补偿函数,从而提出了适用于弹载SAR的正侧视成像算法与大场景CS成像算法。针对场景斜视角较大,SAR成像出现严重散焦的情况,研究了SPECAN算法,最后进行仿真验证;其次,研究弹载SAR模型的运动误差与补偿方法。在雷达成像过程中,导弹平台复杂的飞行特性以及飞行轨迹,会极大地影响SAR成像质量。本文通过估计多普勒中心频率和多普勒调频斜率对回波信号进行处理从而实现运动补偿,并对实测数据成像来验证补偿算法的有效性;基于弹载SAR成像,本文还研究了干涉SAR成像算法。根据干涉SAR成像的具体流程,包括图像配准、去平地效应、降噪滤波及相位解缠,给出每个步骤的有效算法,并基于这些算法对点目标以及ETNA实测数据进行仿真,最后还研究了稀疏信号模型In SAR成像的情况;最后,本文依据有关算法的研究成果编写了C++工程,给出了工程实现的流程图,并交代了工程实现中的关键问题。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TJ765;TN957.52
【部分图文】：

正侧视SAR,几何构型,X轴,方向

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第 2 章弹载 SAR 基本原理SAR 原理合成孔径雷达(SAR)，即采用合成孔径的方法来提高雷达的角分辨率离向上使用脉冲压缩技术[20]来提高成像分辨率，以此来实现距离向与二维高分辨成像。合成孔径雷达可以在各种模式下工作，如条带式、聚束式、扫描式等究的 SAR 算法与仿真实验均基于条带模式。导弹平台正视 SAR 的成型见图 2-1。

示意图,距离徙动,示意图,方位

率求解雷达成像的方位向分辨率：2DRas (2-由此可见雷达方位分辨率只和雷达天线的实际孔径有关，与信号波长离等无关且天线孔径越小，雷达分辨率越高。.3 距离徙动合成孔径雷达信号是宽频带信号，并且在近场工作，合成阵列通常占较大，因此雷达录取场景目标的回波信号在距离向与方位向上会存在况，这就是距离徙动。在雷达采集回波数据的过程中，雷达观测某一时的斜距实时变化，换句话说，相对于慢时间域mt ，系统响应曲线随t 的时延而产生的变化。这种情况下在快时间域与慢时间域构成的二，系统响应会呈现为曲线的形式。距离徙动包括两部分，距离走动和[22]。距离走动随方位向时间呈现线性变化，而距离弯曲则随方位慢时次变化。距离徙动的示意图如图 2-2。

仿真波形,脉冲持续时间,矩形函数,学位论文

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文()()exp[2]2jftjtTtstrectc 0其它21()TtTtrect (2)Tt是矩形函数，T 是脉冲持续时间，cf 是信号载波频率，为了分析，可以设cf 为 0，是调频斜率，与信号频带宽度的关系是：TBr (2图 2-3 所示，信号带宽为 20 MHz，脉冲持续时间为 10 s，采样Hz。仿真波形如下：

【参考文献】