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星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波成像系统。它具有全天时全天候、高分辨宽测绘带的成像能力,观测区域不受国界限制,特殊波段的SAR还具有一定地表穿透性,因此被广泛用于军事和民用对地观测领域。传统的条带模式和聚束模式不能同时兼顾分辨率和测绘带宽的要求,已经不能满足实际应用的需要。滑动聚束模式作为一种新型的、灵活的成像模式,兼具条带模式和聚束模式的特点,又在一定程度上避免了它们的缺陷。滑动聚束模式的方位向分辨率可以通过控制波束地面足迹速度而得到控制,在高分辨率和大面积成像之间得到一个比较好的折中。 由于工作机理的不同,滑动聚束SAR的信号处理比条带模式和聚束模式都要复杂。在亚米分辨率宽测绘带的条件下,滑动聚束模式成像处理面临着一系列新的问题。本文在现有的理论基础上,针对成像误差分析、多普勒参数获取和成像算法三个方面,对现有处理手段进行了分析和改进。 首先,本文分析了各类误差对星载高分辨率滑动聚束模式SAR成像质量的影响,针对卫星平台姿轨误差、天线扫描误差和地面高程误差三个方面,分析误差作用机制、建立相关数学模型、阐明了不同误差对成像的影响。接着本文结合点目标仿真,得到误差对成像质量影响的具体结果,给出了误差容许范围的分析结论。 其次,本文研究了滑动聚束模式多普勒参数的获取方法。本文针对滑动聚束模式的特性,分析并实现了一种考虑实际模型误差的基于星历和天线指向的虚拟转动点参数工程化计算方法;结合亚米分辨率的特性,推导了高阶多普勒参数的递推计算方法;针对已有的多普勒参数估计算法在滑动聚束模式下的局限性,提出了一种基于时频域滤波的多普勒中心频率估计方法,能够有效去除孔径不完整对估计精度的影响,仿真实验验证了算法的有效性。 最后,本文研究了星载滑动聚束模式SAR成像算法。在传统DCS算法的基础上,分析了大距离向发射带宽条件下现有处理算法的问题和局限性,并针对方位去斜处理和CS成像算法分别提出了相应的改进方案。提出了基于切比雪夫多项式插值的改进DCS成像算法,更好地逼近了二维信号频谱,改善了传统DCS方法对多普勒参数空变的适应性,并用仿真实验验证了算法的有效性。