陣列三維SAR分辨率增強(qiáng)方法研究.pdf

1、陣列三維SAR能克服二維SAR成像技術(shù)無(wú)法獲取觀測(cè)空間三維信息的缺陷，解決其在成像過(guò)程中存在的遮擋、空間模糊和頂?shù)椎怪玫葐?wèn)題，還具有飛行軌跡易于控制、能實(shí)現(xiàn)正下視三維成像等優(yōu)勢(shì)，具有較好的應(yīng)用前景和較高的研究?jī)r(jià)值。本文主要針對(duì)陣列三維SAR空間分辨率受發(fā)射信號(hào)帶寬和陣列孔徑限制的問(wèn)題，圍繞陣列SAR三維超分辨成像方法、陣列三維SAR信號(hào)收發(fā)方式和陣列三維SAR飛行方式展開(kāi)研究。具體工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　?。?）介紹陣列三維 S

2、AR的基本原理和數(shù)據(jù)處理方法。首先介紹了陣列三維SAR工作機(jī)理和四種工作模式及其特點(diǎn)；接著闡述了陣列三維SAR的信號(hào)模型、給出陣列三維SAR系統(tǒng)的三維空間分辨率。最后，介紹并對(duì)比了陣列三維SAR成像中的RD算法和BP算法。
　　（2）提出一種基于單快拍 MUSIC的距離向聚焦方法。針對(duì)距離壓縮中距離分辨率受限于信號(hào)帶寬且旁瓣高的問(wèn)題，將陣列三維SAR距離向聚焦問(wèn)題看成是目標(biāo)所在距離單元及該距離單元幅值、相位的估計(jì)問(wèn)題，采用單快拍M

3、USIC算法估計(jì)目標(biāo)的回波時(shí)延，確定目標(biāo)所在的距離單元，再結(jié)合最小二乘法估計(jì)該距離單元的幅度和相位，在保留其它維度聚焦所需相位信息且不損失信號(hào)帶寬的情況下實(shí)現(xiàn)了陣列三維SAR距離像的超分辨重構(gòu)。仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法在較低信噪比條件下仍能獲得較好的超分辨效果。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果也驗(yàn)證了該算法能實(shí)現(xiàn)距離向超分辨成像和旁瓣抑制。
　　（3）改進(jìn)了基于MUSIC的陣列三維SAR沿航向和切航向超分辨成像方法。針對(duì)原方法使用空間滑動(dòng)平均方法構(gòu)造協(xié)

4、方差矩陣，會(huì)犧牲合成陣列有效孔徑的問(wèn)題，采用一種能充分利用合成陣列孔徑的方式構(gòu)造協(xié)方差矩陣，得到了比原方法更好的超分辨效果。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明改進(jìn)后的方法比改進(jìn)前具有更強(qiáng)的超分辨能力。
　?。?）研究了基于步進(jìn)頻信號(hào)的三維SAR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。針對(duì)大帶寬LFM信號(hào)硬件實(shí)現(xiàn)困難、在接收端要求高采樣率等問(wèn)題，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀作為陣列三維SAR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的收發(fā)設(shè)備，發(fā)射步進(jìn)頻信號(hào)代替LFM信號(hào)實(shí)現(xiàn)距離向高分辨，以更低的成本獲得更大的等效信號(hào)帶寬。

5、闡述了這種收發(fā)方式的距離向高分辨原理，推導(dǎo)了距離分辨率，分析了“走-停-走模式”的適用性和步進(jìn)頻信號(hào)對(duì)距離向聚焦的影響并給出了兩種解決思路。外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這種收發(fā)方式的可行性。
　?。?）研究了基于螺旋軌跡的三維 SAR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了基于螺旋軌跡的三維SAR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)天線延螺旋軌跡運(yùn)動(dòng)合成圓環(huán)狀陣列，得到天線運(yùn)動(dòng)平面的二維分辨率，結(jié)合步進(jìn)頻信號(hào)得到的距離向分辨率實(shí)現(xiàn)三維成像。推導(dǎo)了該合成陣列的徑向模糊函數(shù)，為陣列分辨率分