论文部分内容阅读
传统的合成孔径雷达具有很多的优点,其中就包括全天时、全天候以及能够以较高的分辨率进行成像等种种优势,自二战以来发展十分迅速。近年来基于SAR技术,提出了一类利用数颗小卫星进行编队协同完成各类任务的分布式小卫星的概念。而这种特殊的星载SAR体系里同时具有多个方向数个基线的卫星系统类型又称作多基星载SAR。多基星载SAR因其具有多方向上的多个基线,其在成像性能上面具有传统SAR所不具有的优势。本文针对多基星载SAR背景下的成像技术进行了较为深入的研究,分别提出了二维、三维成像的有效算法,并分析了基线构型对其成像性能的影响,最后将分析结果应用在成像分辨率的改善以及找寻成像条件上。全文的主要研究内容如下:(1)建立了多基星载SAR二维以及三维模型。传统SAR是通过多航过的方式采集信号的,会受到很多干扰。而多基星载SAR可以同时具有多个方向上的基线,所以物理模型与传统SAR有所区别。(2)研究了单星成像的二维后向投影(BP)算法,并且将其与传统的距离多普勒(RD)算法进行仿真比较,证明了此算法能够正确并且高精度的进行二维成像,并且距离向与方位向的分辨率与雷达经典理论一致。接下来为了减少计算时间,又研究了快速BP算法,发现在牺牲了分辨率的代价下运算次数确实减少了。最后研究了多颗星的频谱合成技术,该技术充分利用多基星载SAR不同方向上基线的信息,突破了单星成像空间分辨率的限制,联合成像后分辨率有所提高,并用仿真验证了理论的正确性。(3)基于二维BP成像的基础上,在高程向上加入了压缩感知进行三维成像,解决了多基星载SAR单航过基线可能稀疏并且非均匀的问题。该方法结合多基星载SAR的模型,建立满足稀疏条件的测量矩阵,对经过二维BP成像后的多星数据进行处理,最后的实验结果表明了其在高程上有良好的聚焦效果。该方法理论上只需要一次航过,优于传统层析SAR多次航过的成像方式。(4)在前面二维以及三维成像理论的基础上,分析了基线的构型对多基星载SAR成像空间分辨率的影响。并且利用分析的结果以及多基星载SAR基线构型上的特点,针对多基星载SAR成像分辨率的改善进行了较为深入的研究。并且对该背景下的三维压缩感知成像条件进行了一定实验说明。