雙站合成孔徑雷達(dá)成像算法研究.pdf

1、戲站合成孔徑雷達(dá)(Bistatic Synthetic Aperture Radar,BISAR)是將發(fā)射機(jī)與接收機(jī)分置于兩個獨(dú)立平臺的新體制SAR系統(tǒng)。由于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的分置,可以根據(jù)測繪需求配置運(yùn)動平臺的幾何關(guān)系。與傳統(tǒng)的單站系統(tǒng)相比,雙站SAR構(gòu)型靈活,具備前視成像、高頻率監(jiān)控、抗擊毀能力強(qiáng)、大基線干涉等多種優(yōu)勢。此外,雙站SAR還是單發(fā)多收的分布式SAR系統(tǒng)的基本構(gòu)成單元,因而擁有極為廣闊的應(yīng)用前景。
　　 由于收發(fā)平

2、臺的分置,導(dǎo)致了雙站SAR在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時面臨著頻率同步、時間同步、成像算法、天線指向、理論建模與仿真等難題。其中,成像算法是雙站SAR研究工作的理論基礎(chǔ)與核心問題。本文的主要任務(wù)是對雙站SAR的成像算法進(jìn)行深入的研究。
　　 回波信號的方位平移不變性特征是現(xiàn)代單站SAR的頻域快速成像算法成功的基礎(chǔ)。因?yàn)閷⒕邆湓撎匦缘幕夭ㄐ盘栕儞Q到距離-多普勒域內(nèi),同一距離門上任意點(diǎn)目標(biāo)的能量軌跡重合,可以通過統(tǒng)一化處理完成該距離門上所有目標(biāo)軌跡的

3、距離徙動矯正,從而大大提高了成像處理的效率。
　　 雙站SAR的收發(fā)平臺構(gòu)型靈活,可以組成多種配置形式。根據(jù)收發(fā)平臺的幾何關(guān)系可分為以下四種構(gòu)型:單運(yùn)動平臺式、前后追逐式、平行分置式和一般式。根據(jù)回波信號的方位向特性,又可分為方位平移不變型和方位平移可變型兩種。與單站SAR不同,一般情況下由于雙站平臺的速度矢量不同,雙站SAR的回波信號是方位平移可變的。但在前后追逐式和平行分置式構(gòu)型條件下,雙站SAR回波信號具備方位平移不變性特

4、征,這類構(gòu)型是本文的主要研究對象。
　　 考慮到由于收發(fā)分置導(dǎo)致的回波信號的復(fù)雜性,以及雙站SAR成像處理研究所面臨的諸多技術(shù)難題,本文主要做了以下幾點(diǎn)工作:
　　 首先,提出基于多項(xiàng)式斜距模型的雙站SAR回波信號的二維頻譜變換方法與成像算法。雙站SAR的回波斜距歷程是兩個獨(dú)立的雙曲線函數(shù)之和(也稱平頂雙曲線),傳統(tǒng)的二維頻譜變換方法并不適用于這種雙站回波數(shù)據(jù)。為了克服該難題,本文提出了基于多項(xiàng)式斜距模型的頻譜變換方法。

5、該方法不僅保證了頻譜變換的精度,而且推得的二維頻譜函數(shù)與單站頻譜函數(shù)形式類似,適合后續(xù)的雙站成像算法推導(dǎo)。
　　 其次,提出精確、高效的雙站Chirp-Scaling算法。雙站回波數(shù)據(jù)的頻域特性,使得傳統(tǒng)的Chirp-Scaling算法難以應(yīng)用于雙站成像處理。本文在精確的頻譜函數(shù)的基礎(chǔ)之上,通過改進(jìn)距離徙動矯正和方位壓縮實(shí)現(xiàn)方法,得到了適合高分辨率處理的雙站Chirp-Scaling算法。
　　 第三,提出適合大基線、寬

6、測繪帶數(shù)據(jù)的雙站擴(kuò)展非線性Chirp-Scaling算法。與單站回波信號相比,雙站SAR回波信號的斜距特性更為復(fù)雜,尤其是在寬測繪帶條件下,二維大基線的存在將導(dǎo)致成像算法性能急劇下降。為了克服此類因素的影響,本文提出了適合大基線、寬測繪帶數(shù)據(jù)的擴(kuò)展非線性Chirp-Scaling算法。
　　 第四,提出分布式SAR分辨率自動合成算法。分布式SAR是雙站SAR的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。為了提高分布式SAR的圖像分辨率,本文提出了基于圖像