圆周SAR及其信号处理方法研究

发布时间：2020-06-24 17:22

【摘要】：圆周SAR(Circular SAR)是能全天时全天候工作的一种新兴成像雷达,其雷达随着载体在某一高度做圆周运动,天线波束中心始终指向成像区域中心。在这种运动模型下,雷达能够全方位的获得目标的反射信息,使得方位向的频谱信息扩展到最宽,不仅获得了更多目标信息,也大大提升了方位向的分辨率,有着传统直线SAR无法比拟的优势。现有的圆周SAR成像算法中,时域的后向投影算法(Back Projection,BP)虽然成像精确,但是计算量过大,无法实时成像。波数域的极坐标格式算法(Polar Format Algorithm,PFA),在基于远场平面波的假设前提下展开,导致图像出现散焦和几何畸变,是圆周SAR高分辨率成像需要解决的问题之一。另一方面,运动误差也是制约圆周SAR成像分辨率的关键因素,实现精确的运动补偿也十分必要。首先,本文针对圆周SAR成像算法的精度问题,对PFA算法在平面波近似条件下的差分距离进行分析,从其数学本质出发做关于目标位置?的泰勒展开,保留到泰勒展开的二次项。差分距离展开的二次项就是造成成像精度下降的相位增量,所以使用二次项的相位全通系统和分区域补偿方法,对二次项相位增量进行校正。理论上推导出校正的可行性后,通过实验数据仿真证实以上方法能够有效消除二次项带来的成像散焦和几何畸变,提高圆周SAR成像的分辨率。其次,针对圆周SAR的运动补偿问题展开研究。对运动误差的基本概念进行解释,根据运动误差产生的方式对误差进行分类。对于雷达回波相位影响较大的平移运动误差进行分析,提出在均匀角速度误差和恒定角加速度两种情况下,误差对斜距的影响和补偿要求。最后,建立圆周SAR的运动误差几何模型,分析带有运动误差的圆周SAR回波信号并讨论运动误差的空间移变性,将距离向的运动误差分为空变运动误差和空不变运动误差。提出结合两步运动补偿技术的PFA算法,根据上述改进的PFA算法对距离向产生的运动误差进行补偿。对本文提出的运动补偿算法进行实验仿真,证实了算法研究的有效性。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.51
【图文】：

圆周SAR成像系统实验模拟图

T-72坦克高程成像图

【参考文献】

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本文编号：2728162