方位多相位中心SAR高分辨率寬測繪帶成像技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)（SAR）以其全天候、全天時獲取高分辨二維地表圖像的能力已經(jīng)成為一種不可或缺的空間對地遙感手段，無論是在災(zāi)害監(jiān)測、海洋測繪等民用領(lǐng)域還是在廣域偵察、艦船檢測等軍事領(lǐng)域，都受到了高度的的重視并得到了廣泛的應(yīng)用。受制于系統(tǒng)固有約束，常規(guī)星載SAR系統(tǒng)不能滿足現(xiàn)代空間對地觀測任務(wù)所提出的連續(xù)高分辨率寬測繪帶（HRWS）成像需求。采用沿航向分布的多通道接收，方位多相位中心（AMPC）SAR系統(tǒng)能夠在低脈沖重復(fù)頻率（PRF）工作條件下

2、獲得方位向的高分辨率，從而實現(xiàn)連續(xù)HRWS成像。立足于HRWS成像應(yīng)用需求，圍繞AMPC SAR數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)性能分析難點，對信號建模與重建、系統(tǒng)性能分析、陣列誤差建模與校正以及AMPC SAR模式拓展等關(guān)鍵技術(shù)展開研究，主要內(nèi)容與創(chuàng)新點總結(jié)如下：
　　第二章對AMPC SAR內(nèi)在原理與信號模型進(jìn)行闡述。通過對品質(zhì)因子與最小天線面積的分析，揭示出AMPC SAR系統(tǒng)的本質(zhì)在于通過對傳統(tǒng)單天線陣面進(jìn)行重新配置并結(jié)合方位向數(shù)字波束形成

3、（DBF）技術(shù)實現(xiàn)HRWS觀測，付出的代價是系統(tǒng)靈敏度的損失，但是并未克服最小天線面積約束。通過對空間采樣特性的分析，給出了廣義上的均勻采樣PRF表達(dá)式，并給出了基于DPCA方法重建后的等效PRF表達(dá)式。
　　第三章對AMPC SAR信號重建與性能分析兩方面問題展開研究。囿于信號模型的局限，常規(guī)信號重建方法只能對寬度為整數(shù)倍PRF的雜波譜進(jìn)行重建，從而導(dǎo)致重建性能在特殊PRF條件下的極度惡化，進(jìn)而對系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計提出了嚴(yán)格的要求。本

4、文建立了修正回波譜模型，將重建信號帶寬這一重要處理參數(shù)擴展至任意值而非局限于整數(shù)倍的PRF，顯著提升常規(guī)信號重建方法的穩(wěn)健性，顯著提高了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計的自由度。基于修正回波譜模型建立了AMPC SAR信號重建的統(tǒng)一DBF處理框架，在此框架下對一系列信號重建方法的重建性能進(jìn)行分析與比較，從而為信號重建方法優(yōu)選與系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計提供有力支撐。
　　第四章對陣列誤差建模與校正問題展開研究。將通道響應(yīng)誤差與相位中心位置誤差統(tǒng)一建模為陣列的沿航位

5、置誤差、幅度誤差和相位誤差，指出相位中心位置誤差將引入較大的相位誤差，而該相位誤差又與下視角緊密相關(guān)，從而呈現(xiàn)出空變特性?；陔s波功率譜的衰減特性，提出了一種新的陣列誤差估計方法，該方法將雜波譜兩側(cè)區(qū)間的功率與雜波譜中心區(qū)間的功率的比值作為優(yōu)化目標(biāo)，得到了穩(wěn)健的誤差估計性能。提出修正正交子空間方法，可在通道數(shù)較少條件下也能基于信號子空間與噪聲子空間的正交性獲得穩(wěn)健的誤差估計性能。提出基于陣列誤差模型的相位誤差擬合方法，可實現(xiàn)對AMPC

6、SAR數(shù)據(jù)中存在的空變性相位誤差進(jìn)行快速估計與高精度校正。
　　第五章對基于AMPC體制的雙指向SAR（BiDi-SAR）成像技術(shù)展開研究。單通道BiDi-SAR對系統(tǒng)PRF有著嚴(yán)苛的要求。本文提出AMPC BiDi-SAR觀測模式，并提出了基于 LS算法的頻譜分離方法，可顯著降低系統(tǒng)對 PRF的嚴(yán)苛要求，顯著提高了BiDi-SAR系統(tǒng)觀測能力與系統(tǒng)設(shè)計自由度。
　　仿真實驗與實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果驗證了相關(guān)理論分析的正確性以及本