论文部分内容阅读
分布式星载合成孔径雷达(DS-SAR)是一种将卫星编队技术和星载SAR技术结合的新型SAR系统。相比传统的星载SAR系统，分布式星载SAR能获得高分辨率宽测绘带的地形图像，有低成本、小型化、多模式成像的特点并具有高程测量和动目标检测的能力，近年来受到国内外的广泛重视。作为一种新体制SAR，在关键技术上，一是要解决卫星编队带来的信号分离的问题，必须采用一组有良好正交特性的发射信号集；另一点是随着系统的复杂性不断增加，传统的全数字模拟方法已经无法应对海量数据的模拟验证工作，急需一种高效的方法来对分布式星载SAR系统进行验证测试。为解决上述问题，本文围绕分布式星载SAR回波模拟器研究与实现，从分布式星载SAR的正交波形设计、分布式星载SAR回波信号模型及其高效快速回波仿真算法、多通道回波模拟器设计等几个方面来开展研究。本论文的主要贡献和创新点如下：1．对线性调频信号(LFM)的斜率进行分段调制，和利用频分复用(FDM)原理对LFM信号的进行调制，分别提出了双调频斜率（DFMS）和FDM-LFM信号波形，分析了自相关等在内的波形参数的性能，设计出了适用于分布式星载SAR的同时具备正交性和多普勒容忍性的发射信号波形。2．研究了星载SAR的轨道特征，并针对短基线的分布式星载SAR，提出了基于多项式展开和距离补偿的等效斜距模型，解决了双根号斜距带来的二维频谱变换困难的问题，建立了分布式星载SAR的回波信号模型，并给出了适于硬件加速实现的回波信号高精度快速仿真算法，相比PC能提升大约100倍的仿真效率。3．分析了回波模拟器的研制难点和总体指标，对系统资源进行了定量评估，并以算法的实现流程为基础，详细叙述了各功能模块的硬件实现过程，实现了以FPGA为核心，PC机为辅助的多通道SAR回波模拟器，能模拟生成三颗卫星回波。4．对模拟生成的回波信号，分别从成像质量和时效性等多方面进行定量分析，验证了数据传输，点目标和场景回波，中频信号及用时等多项量化指标。