雙基SAR成像算法研究.pdf

1、雙基合成孔徑雷達(BiSAR,BistaticSyntheticApertureRadar)是一種特殊構(gòu)型的合成孔徑雷達，它的接收機和發(fā)射機裝載在不同的飛行平臺上。這樣的構(gòu)型可以提高數(shù)據(jù)錄取的靈活性，并且擴展SAR的應用領(lǐng)域。基于以上優(yōu)點，雙基合成孔徑雷達在最近的幾年得到了廣泛的發(fā)展。由于收發(fā)異置，雙基SAR回波信號的距離歷程是兩個根號和的形式，傳統(tǒng)單基SAR的駐定相位點原理無法求得雙基SAR回波信號在二維頻率域的精確表達式。因此，用于

2、單基SAR的頻域算法將不再適用于雙基SAR數(shù)據(jù)處理。針對上述問題，本論文主要對兩個方面進行研究：(1)任意雙基SAR回波信號的二維頻譜；(2)雙基SAR成像處理算法。本論文可以概括為以下幾點：
　　1.提出了一種求解任意雙基SAR回波信號二維頻譜的新方法。實際上，駐定相位點可以看做是方位頻率的隱函數(shù)。因此，可以用方位頻率的級數(shù)將其表示。利用所得到的駐定相位點，信號的二維頻譜也隨即得到。和級數(shù)反演法(MSR,MethodofSeri

3、esRevision)頻譜類似，這里所得到的頻譜的精度都可以通過保留足夠的項數(shù)而得到控制。從數(shù)學推導的角度上來說，隱函數(shù)導數(shù)的方法是MSR方法的一種推廣。該方法不僅可以精度較高地得到任意雙基SAR的二維頻譜，在平行等速雙基SAR的構(gòu)型下，通過數(shù)學推導，可以將斜距歷程中的雙根號和的項化簡為單根號項，這個特點對于簡化后續(xù)的成像處理是有益的。作為一個例子，該部分還將所得到的頻譜應用于成像算法，得到了適用于平行等速雙基SAR構(gòu)型的改進的距離多普

4、勒算法，并且成功地得到了仿真數(shù)據(jù)的處理結(jié)果。
　　2.推導了一種針對任意雙基SAR構(gòu)型的等效單基頻譜。首先，提出了一個等效單基斜距歷程，這個斜距歷程由等效單基部分和雙基補償部分組成。這兩個部分包含了五個等效參數(shù)。通過這樣的方法，可以構(gòu)造一個只有一個根號的雙曲線去替代任意雙基SAR的雙根號和的斜距歷程。其中，等效單基部分包含三個等效參數(shù)，雙基補償部分包含兩個等效參數(shù)。利用這樣的斜距歷程，任意雙基SAR的瞬時斜距可以改寫為一個單基斜距

5、歷程的形式。這樣，基于這個近似的斜距歷程，其二維頻譜可以通過駐定相位點原理精確并且直接得到。需要說明的是，上述提到的等效單基斜距歷程，其精度相當于對原始雙基SAR斜距歷程以方位時間為變量的四階泰勒展開。因此，即使在非常極端的條件下，比如極高的分辨率以及極大的斜視角情況下，得到的頻譜仍然精度很高，仍然可以適用于回波信號的聚焦。
　　3.將上一部分得到的等效單基頻譜應用到改進的距離多普勒算法(RDA,RangeDopplerAlgor

6、ithm)，然后將該算法用于處理平行等速雙基數(shù)據(jù)。這種改進的RDA有著和傳統(tǒng)RDA相同的操作流程，但與傳統(tǒng)RDA不同的是，改進的RDA當中，距離徙動校正和方位匹配濾波器是五個等效參數(shù)的函數(shù)。因此，在這五個等效參數(shù)未知的情況下，傳統(tǒng)的RDA將無能為力。在引入等多普勒中心線(EDCL,EqualDopplerCenterLine)的基礎(chǔ)上，提出了一個求解五個等效參數(shù)的新方法。新方法利用級數(shù)反演法求解等效參數(shù)，其精度較高，并且比以往的數(shù)值計算

7、更加容易操作。在平行等速雙基構(gòu)型下，仿真實驗得到了良好的結(jié)果。同時，本部分的方法還應用到了實測數(shù)據(jù)的處理上。
　　4.提出一種求解回波信號的二維頻譜的新方法，這個方法對單基SAR和任意雙基SAR都適用。這里首先提出改進的有效波長(MEW,ModifiedEffectiveWavelength)。利用改進的有效波長，回波信號的二維頻譜可以通過幾何構(gòu)型直接得到。對于單基SAR，其推導二維頻譜求解可以避免運用駐定相位點時的解方程過程。對

8、于任意雙基SAR，求解二維頻譜的過程中要用到一個假設(shè)，即在錄取數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)射機和接收機的方位時間相同(實際上這也是由雙基SAR的時間同步?jīng)Q定的)。在這個假設(shè)的基礎(chǔ)上，可以推導出兩個獨立的有效波長，這樣得到的頻譜具有極高的精度，并且表達簡潔。和MSR相似，這個雙基頻譜的精度也可以通過增加級數(shù)的辦法進一步提高。所得到的頻譜在很極端的情況下(大斜視以及高分辨)，對數(shù)據(jù)的處理依然有效。
　　5.最后，基于上一部分的二維頻譜提出兩種分別