合成孔徑雷達(dá)成像方法與對(duì)合成孔徑雷達(dá)干擾方法的研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)是一種能夠全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離提供高分辨率雷達(dá)圖像的成像雷達(dá)，它的出現(xiàn)擴(kuò)展了原始的雷達(dá)概念，它具有對(duì)區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行成像和識(shí)別的能力，在軍用和民用領(lǐng)域都具有非常重要的價(jià)值。由于合成孔徑雷達(dá)具有卓越的性能以及廣泛的軍事用途，對(duì)合成孔徑雷達(dá)干擾方法的研究也十分緊迫，該研究對(duì)國(guó)防技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展具有重大的意義。 為了研究對(duì)合成孔徑雷達(dá)的干擾方法，必須掌握合成孔徑雷達(dá)的工作原理及其成像算法，從而為對(duì)合成孔徑雷達(dá)干擾方法的研究提供

2、平臺(tái)，本論文就是圍繞合成孔徑雷達(dá)成像方法與對(duì)合成孔徑雷達(dá)的干擾方法展開研究。論文主要涉及下面幾個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容：合成孔徑雷達(dá)的距離向和方位向成像原理、條帶式SAR與聚束式SAR的成像處理方法研究、合成孔徑雷達(dá)的成像算法及其改進(jìn)算法研究、對(duì)合成孔徑雷達(dá)的干擾方法研究、對(duì)合成孔徑雷達(dá)的干擾效果評(píng)估方法研究。主要工作概括如下： 1．研究了合成孔徑雷達(dá)的距離向成像原理和方位向成像原理。從距離向和方位向兩個(gè)一維信號(hào)處理入手進(jìn)行研究，為后面

3、章節(jié)合成孔徑雷達(dá)的二維成像方法研究打下基礎(chǔ)。研究了距離向成像所涉及的處理方法，其中包括距離向匹配濾波重建處理方法和距離向解線頻調(diào)（dechirp）處理方法，并比較了兩者的異同點(diǎn)。針對(duì)不同的處理方法，研究了距離向信號(hào)處理的采樣率選擇問題，從而達(dá)到降低距離向采樣率的目的。從距離向點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的角度出發(fā)，對(duì)距離向分辨率進(jìn)行了分析。給出了距離向圖像重建的步驟。研究了方位向成像所涉及的處理方法，其中包括方位向匹配濾波重建處理方法和方位向dechir

4、p處理方法，研究表明方位向dechirp處理在聚束式SAR系統(tǒng)中是降低PRF的信號(hào)處理工具，也是SAR系統(tǒng)通過數(shù)字聚焦方法完成指定場(chǎng)景成像的信號(hào)處理工具。研究了不同條件下方位向信號(hào)處理的采樣率選擇問題，從而達(dá)到降低方位向采樣率的目的。從方位向點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的角度出發(fā)，對(duì)方位向分辨率進(jìn)行了分析。給出了方位向圖像重建的步驟。 2．針對(duì)條帶式合成孔徑雷達(dá)與聚束式合成孔徑雷達(dá)的特點(diǎn)，研究了兩者成像處理方法的區(qū)別與內(nèi)在聯(lián)系。研究了合成孔徑雷達(dá)

5、成像的空間頻率插值算法，分析了該算法對(duì)于條帶式SAR與聚束式SAR成像處理的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了條帶式SAR與聚束式SAR成像算法的統(tǒng)一。在各個(gè)方面對(duì)條帶式SAR與聚束式SAR進(jìn)行了分析比較，其中包括頻譜結(jié)構(gòu)分析、分辨率分析、回波信號(hào)帶寬及其采樣率分析、聚束式SAR的方位向dechirp處理分析以及部分波束成像處理方法分析，并說明了各種處理方法對(duì)SAR成像處理的優(yōu)缺點(diǎn)。提出了在斜視條件下將條帶式SAR數(shù)據(jù)分塊，進(jìn)行聚束式處理

6、的方法，并對(duì)聚束式成像區(qū)域參數(shù)的選擇進(jìn)行了分析，此方法一方面減小了信號(hào)處理的運(yùn)算量，另一方面對(duì)單一模式的SAR提供了數(shù)據(jù)處理上的靈活性。 3．提出了一種合成孔徑雷達(dá)成像的改進(jìn)算法—子孔徑參考信號(hào)相位對(duì)齊算法，該算法可以增大合成孔徑雷達(dá)的方位向成像范圍。該算法的本質(zhì)是將各個(gè)子孔徑參考信號(hào)的相位調(diào)整為同相（也就是使相位對(duì)齊），使用相位對(duì)齊的參考信號(hào)對(duì)子孔徑場(chǎng)景回波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，進(jìn)而構(gòu)造新的聚焦窗函數(shù)進(jìn)行SAR成像。理論分析表明，在相

7、同的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)條件下，相對(duì)于子孔徑數(shù)字聚焦處理方法，參考信號(hào)相位對(duì)齊算法使得方位向成像范圍明顯增大。 4．研究了幾種合成孔徑雷達(dá)的成像算法，其中包括距離徙動(dòng)算法和Range stacking算法，對(duì)算法中所涉及到的關(guān)鍵處理方法進(jìn)行了理論分析。從研究距離徙動(dòng)算法入手，對(duì)合成孔徑雷達(dá)成像中所涉及的dechirp處理技術(shù)進(jìn)行了全面、細(xì)致的理論分析，其中包括距離向dechirp處理、方位向dechirp處理、二維dechirp處理中運(yùn)動(dòng)

8、補(bǔ)償?shù)近c(diǎn)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)骄€的分析、距離去斜處理加剩余視頻相位（RVP）校正的理論分析。比較了距離徙動(dòng)算法與空間頻率插值算法的異同點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了空間頻率插值算法的改進(jìn)方法，即將空間頻率插值算法的距離向壓縮方式從快時(shí)間域匹配濾波處理替換為距離徙動(dòng)算法中的距離向dechirp處理加RVP校正，該處理方法可以降低距離向的采樣率，為超寬帶雷達(dá)的數(shù)字信號(hào)處理帶來很大的好處。 5．針對(duì)合成孔徑雷達(dá)具有相當(dāng)高的信號(hào)處理增益的特點(diǎn)，提出了幾種對(duì)

9、合成孔徑雷達(dá)的相干干擾方法，并對(duì)各種干擾方法所涉及到的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致的理論分析。采用相干干擾方法可以利用SAR的全部或部分信號(hào)處理增益，其相對(duì)于傳統(tǒng)的非相干干擾方法可以提高干擾功率的利用率。提出了針對(duì)合成孔徑雷達(dá)采用數(shù)字圖像合成（DIS）完成欺騙干擾的方法，通過理論分析確定了對(duì)SAR欺騙干擾信號(hào)的幅度調(diào)制量和相位調(diào)制量，并給出了采用DIS方法對(duì)SAR進(jìn)行欺騙干擾的實(shí)現(xiàn)框圖和步驟，該方法可以獲得和SAR回波信號(hào)相同的處理增益。提出了對(duì)

10、合成孔徑雷達(dá)的移頻干擾方法，其中包括對(duì)SAR的距離向移頻干擾方法和方位向移頻干擾方法，從而推廣到對(duì)SAR的二維移頻干擾方法，對(duì)其模型及其參數(shù)選擇進(jìn)行了理論分析。理論分析表明，對(duì)SAR的移頻干擾方法可以獲得SAR的部分處理增益。提出了對(duì)合成孔徑雷達(dá)的調(diào)頻預(yù)加重干擾方法，其中包括正弦調(diào)頻預(yù)加重干擾方法、鋸齒調(diào)頻預(yù)加重干擾方法、噪聲調(diào)頻預(yù)加重干擾方法，對(duì)各種調(diào)頻預(yù)加重干擾方法關(guān)鍵參數(shù)的選擇進(jìn)行了細(xì)致的理論分析，并提出了二維調(diào)頻預(yù)加重干擾方法以

11、及將調(diào)頻預(yù)加重干擾與移頻干擾相結(jié)合的二維干擾方法。理論分析表明，對(duì)合成孔徑雷達(dá)的調(diào)頻預(yù)加重干擾可以看作多個(gè)移頻干擾的線性組合，因而可以獲得SAR的部分處理增益。 6．研究了對(duì)合成孔徑雷達(dá)的干擾效果評(píng)估方法，由于合成孔徑雷達(dá)是二維成像雷達(dá)，其探測(cè)目標(biāo)是面目標(biāo)，其信號(hào)處理所得結(jié)果是圖像，對(duì)SAR的干擾效果評(píng)估是以雷達(dá)成像區(qū)域受到干擾的效果來評(píng)價(jià)的。研究了合成孔徑雷達(dá)接收到的各種信號(hào)模型以及對(duì)合成孔徑雷達(dá)阻塞干擾的判決準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則是以