利用多普勒分辨的连续波SAR成像方法研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhangyong131420
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传统合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)采用宽带脉冲波形,为适应平台小型化、轻型化以及低功耗的发展要求,出现了调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,简称FMCW)SAR,这两种体制SAR均依赖宽带波形提供的高距离分辨率。论文主要研究利用多普勒分辨的连续波SAR成像方法,该方法利用连续波信号本身具有的高多普勒分辨率进行成像,不依赖发射波形的带宽,适用于窄带连续波SAR,在基于外部机会照射源的无源雷达领域也具有较好的应用前景。论文第一章回顾连续波(Continuous wave,简称CW)SAR的发展历程和现状,介绍传统CW SAR成像方法,并给出本文的研究背景和主要研究内容。论文第二章首先从波方程出发,推导通用雷达回波模型;然后建立可利用多普勒分辨的SAR成像数据模型,并分析该模型的特点;继而给出基于多普勒分辨的滤波反投影成像方法,通过对点扩展函数进行分析,剖析成像本质,并推导影响成像分辨率的主要因素。发射信号载频越高,信号积累时间越长,平台运动速率增大,都会提高成像分辨率,而SAR平台与目标间距离越远,分辨率降低。最后从成像视线方向和成像分辨率这两方面,与利用距离分辨的传统SAR成像方法进行对比。论文第三章通过仿真实验,验证利用多普勒分辨的CW SAR成像方法的可行性,明确各参数对成像性能的影响。仿真中以单频连续波为例,采用不同的载机配置,分别对点目标和区域目标进行仿真成像,并且针对固定的载机配置,逐一改变影响成像性能的各参数,给出成像结果,并进行对比分析。论文第四章将利用多普勒分辨的CW SAR成像方法应用于FMCW SAR,给出利用多普勒分辨的FMCW SAR成像算法。在单基模式下,采用不同带宽的FMCW信号对多点目标进行仿真成像,并对仿真结果进行对比分析,总结出利用多普勒分辨的CW SAR成像方法不受信号带宽限制,即使在窄带宽时也能获得良好距离分辨的特点。论文第五章以全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)信号为例,探讨利用多普勒分辨的成像方法在基于外部照射源的SAR领域的性能特点。首先对GPS信号的模糊函数进行分析,获得GPS信号的延时和多普勒分辨特点。然后以GPS卫星发射和机载接收的双基SAR系统为例,进行仿真实验,总结出利用多普勒分辨的成像方法适用于无源SAR领域。论文第六章对全文的研究工作进行了总结,并指出还需要进一步研究和解决的问题。
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