前视双基地SAR成像算法及运动补偿研究

发布时间：2017-07-16 05:16

  本文关键词：前视双基地SAR成像算法及运动补偿研究

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【摘要】：前视双基地合成孔径雷达(Bistatic Forward-looking Synthetic Aperture Radar,BFSAR)作为一种特殊配置模式下的双基地SAR系统,可以实现对载机前方区域的高分辨率成像,有效地解决了传统SAR成像中的固有盲区问题,在军用和民用领域都展现出了非常广阔的应用前景。本文在传统双基地SAR系统的研究基础上,对前视双基地SAR系统的基本原理、成像算法和运动补偿等内容进行了深入研究。文章利用精确的曲线拟合提高了传统前视Chirp Scaling算法的空变性聚焦能力;通过消除前视ISFFT算法中的高阶空变误差,改善了ISFFT算法在场景远距离点处的聚焦性能;研究并推导了结合运动补偿的前视SAR成像算法,有效地解决了运动误差对前视双基地SAR成像造成的影响。本文的主要工作概括如下:1.研究了前视双基地SAR系统的基本原理及其回波信号模型。在建立前视双基地SAR系统空间几何模型的基础上,推导并分析了前视模式下的双基距离历史,通过对系统的多普勒特性与空间分辨率特性的研究,推导出前视双基地SAR的回波信号模型。2.研究了一种改进的前视双基地Chirp Scaling成像算法。首先将回波信号的二维频谱进行距离频率的高次展开,补偿高阶相位项对前视SAR成像的影响,然后采用曲线拟合方法得到改进的二维频谱表达式,并借助频谱中各阶相位项关于距离空变量的解析表达式,更好地实现了距离徙动校正和方位多普勒调制项的空变性补偿,提高了算法的空变性聚焦能力。3.研究了一种改进的前视双基地ISFFT成像算法。首先对回波二维频谱中的频率高次项进行补偿,接着进行距离压缩、二次距离压缩和参考点处的统一相位补偿,然后利用曲线拟合得到方位多普勒调制项的精确展开式,消除传统ISFFT算法中的高阶空变误差,并通过相应的尺度逆傅里叶变换(Inverse Scaled Fast Fourier Transform,ISFFT)处理实现了距离徙动校正和方位多普勒调制项的空变性补偿,有效地改善了算法的成像性能。4.研究了前视双基地SAR系统的运动补偿方法与结合运动补偿的前视成像算法。建立了已知运动误差的回波数据模型,并在此基础上详细分析了运动误差在距离向和方位向上对成像造成的空变性影响,推导出相应的补偿函数,最后给出了结合运动补偿的前视双基地SAR成像算法,有效地解决了运动误差对前视SAR成像造成的影响。
【关键词】：双基地SAR 前视 成像 Chirp Scaling ISFFT 运动补偿
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 发展历程与研究现状15-18
• 1.2.1 双基地SAR发展历程15-17
• 1.2.2 前视双基地SAR发展历程17-18
• 1.2.3 前视双基地SAR成像算法研究现状18
• 1.3 本文的主要工作和内容安排18-20
• 第二章 前视双基地SAR基本原理20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 前视双基地SAR几何构型20-21
• 2.3 前视双基地SAR双基斜距历史21-25
• 2.4 多普勒特性25-27
• 2.5 空间分辨率特性27-29
• 2.6 回波信号模型29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 前视Chirp Scaling成像算法研究31-52
• 3.1 引言31
• 3.2 级数反演法求解二维频谱31-35
• 3.2.1 双基斜距史泰勒展开32-33
• 3.2.2 级数反演原理33
• 3.2.3 MSR方法求解二维频谱33-35
• 3.3 改进的前视Chirp Scaling算法35-46
• 3.3.1 前视CS算法分析37-39
• 3.3.2 二维频谱曲线拟合39-42
• 3.3.3 算法推导42-46
• 3.4 仿真实验46-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 前视ISFFT成像算法研究52-69
• 4.1 引言52
• 4.2 Chirp-Z变换与逆变换52-55
• 4.3 前视ISFFT算法误差分析55-58
• 4.3.1 传统前视ISFFT算法误差分析55-57
• 4.3.2 利用曲线拟合消除高阶空变误差57-58
• 4.4 改进的前视ISFFT成像算法58-62
• 4.4.1 算法预处理58-59
• 4.4.2 ISFFT处理过程59-62
• 4.5 仿真实验62-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 前视双基地SAR运动误差补偿69-86
• 5.1 引言69
• 5.2 运动误差与运动补偿69-73
• 5.2.1 运动误差与相位误差69-72
• 5.2.2 运动补偿72-73
• 5.3 已知运动误差的回波模型73-75
• 5.4 已知运动误差的补偿75-80
• 5.4.1 运动误差的方位空变性补偿76-77
• 5.4.2 运动误差的距离空变性补偿77-80
• 5.5 结合运动补偿的ECS算法80-85
• 5.5.1 结合运动补偿的ECS算法推导81-82
• 5.5.2 仿真实验82-85
• 5.6 本章小结85-86
• 第六章 总结和展望86-88
• 6.1 工作总结86-87
• 6.2 工作展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-93
• 硕士期间取得的研究成果93-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 胥哲铭;张晓玲;;基于机载双基地SAR的两种成像算法的比较[J];雷达与对抗;2006年02期

2 ;Analysis of Resolution of Bistatic SAR[J];Journal of Electronic Science and Technology of China;2007年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈琦;机载斜视及前视合成孔径雷达系统研究[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2007年

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本文编号：547234