線陣及圓周SAR三維成像算法研究.pdf

1、三維合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)能夠獲得場景的三維信息而具有廣闊的發(fā)展前景。線陣SAR系統(tǒng)和圓周SAR系統(tǒng)是現(xiàn)今最受關(guān)注的兩種新體制三維SAR成像系統(tǒng)。對于線陣SAR，其優(yōu)點(diǎn)是具有很高的相位中心控制精度，而且可以進(jìn)行下視成像，在地形測繪領(lǐng)域有著重要的作用；對于圓周SAR，其優(yōu)點(diǎn)是具有高航跡向分辨率，并且可以獲得觀測目標(biāo)全角度的散射信息，非常適用于軍事偵查。本文主要對線陣及圓周SAR的三維成像算法進(jìn)行了研究，具體研究內(nèi)容如下：
　　1、線陣

2、SAR和圓周SAR三維成像的基本原理。首先介紹了兩種系統(tǒng)的回波模型，并對各自的三維分辨率進(jìn)行了推導(dǎo)，重點(diǎn)針對圓周SAR部分孔徑的情況，推導(dǎo)了其二維平面的分辨率公式。然后利用實(shí)測數(shù)據(jù)，分析了圓周SAR在實(shí)際應(yīng)用中的三維成像能力，發(fā)現(xiàn)由于目標(biāo)的散射特性隨觀測角度變化，導(dǎo)致其回波只能在部分孔徑內(nèi)相干積累，嚴(yán)重影響了二維平面的分辨率，為了提高圓周SAR的三維成像能力，需要采用多航過圓周SAR進(jìn)行場景的三維成像，最后對多航過圓周SAR的三維分辨率

3、進(jìn)行了分析。
　　2、提出基于秩虧的穩(wěn)健波束合成算法（Rank-Deficient RCB）的線陣SAR三維成像方法。針對線陣SAR切航跡向分辨率低的缺點(diǎn)，提出一種基于秩虧RCB的線陣SAR三維成像算法，該算法可以突破瑞利熵的約束，具有高分辨率和高旁瓣抑制能力的特點(diǎn)，并對算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，證明該算法可以有效地抑制旁瓣，提高成像分辨率，而且相比傳統(tǒng)的RCB算法，該算法可以利用更大的子數(shù)據(jù)孔徑，具有更高的分辨率。
　　3、圓周

4、SAR三維成像算法研究及實(shí)測數(shù)據(jù)處理。首先針對兩種經(jīng)典的圓周SAR三維成像算法——極坐標(biāo)波數(shù)域算法和后向投影算法，給出了兩種算法對多航過圓周SAR實(shí)測數(shù)據(jù)的成像結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行了分析和比較，其中極坐標(biāo)波數(shù)域算法是一種高效的成像算法，但是由于數(shù)據(jù)矩陣過大需要進(jìn)行分段處理而影響了成像的質(zhì)量；而BP算法是在時(shí)域進(jìn)行相干積累，沒有數(shù)據(jù)重構(gòu)與存放過程，不需要分塊處理，而且沒有任何近似處理，所以具有更好的聚焦結(jié)果，但是其運(yùn)算量較大。而且在分析中還

5、發(fā)現(xiàn)，這兩種算法的成像結(jié)果中都存在較多的高旁瓣，這是由于實(shí)測數(shù)據(jù)航過次數(shù)過于稀疏導(dǎo)致的，對成像質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。
　　4、提出一種將BP算法和壓縮傳感結(jié)合起來的三維成像算法。針對多航過圓周SAR實(shí)測數(shù)據(jù)航過稀疏而導(dǎo)致成像結(jié)果中出現(xiàn)較多的高旁瓣的問題，提出一種將BP算法和壓縮傳感算法結(jié)合起來的成像算法，其算法原理是：首先利用BP算法實(shí)現(xiàn)每一次航過數(shù)據(jù)的二維成像，再利用壓縮傳感算法進(jìn)行高度向聚焦，來改善高度向的聚焦質(zhì)量。最后將實(shí)測