距离向多发多收SAL高分辨率宽测绘带成像算法研究

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目前在合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar,简称SAL)成像技术的发展上,单发单收SAL成像技术的研究有了一定的发展,但是,在单发单收SAL成像技术中,方位向高分辨率与距离向宽测绘带是制约关系。在实际应用中,SAL中的单发单收技术不能满足需求,因此,SAL系统大测绘带成像技术的研究是使SAL技术从理论走向应用过程中需要解决的问题。但是,在SAL单发单收系统上,作参数设计或者是研究相关的成像算法都处理无法解决这一制约关系。因此,在收发模式上,探索多发多收SAL技术来解决距离向测绘带和方位向分辨率这一矛盾。本文设计SAL距离向上的多发多收模式,并在该模式下提出在距离向上的多发多收SAL成像算法。SAL距离向上的多发多收成像算法工作在高PRF模式,在保证方位向高分辨率的前提下,利用凸透镜折射发散与聚焦的特点,在距离向上采用多通道技术,使其在距离向上增加波束宽度,从而达到增加距离测绘带的目的。通过自适应波束形成算法将多通道回波信号解混迭,并分离出无混迭数据,对无混迭数据合成后进行成像处理,实现宽测绘带高分辨率成像。本文的内容主要有:第二章介绍SAL成像基本原理过程,这一过程主要有SAL成像过程中的工作原理、数据接收过程、信号模型、回波信号处理与SAL成像的RD算法。第三章阐述在SAL系统的单发单收成像中,距离向测绘带与方位向分辨率之间的矛盾,直接尝试利用距离向多发多收SAL技术解决这一矛盾问题,给出距离向多发多收SAL工作体制下的回波信号模型。第四章,针对在高PRF下的距离向相邻通道接收信号区域重叠问题,提出自适应波束形成技术来解决距离向信号重叠问题,并完成后续的SAL成像算法,从而实现高分辨率宽测绘带成像。最后,通过SAL系统三发三收成像仿真来验证距离向SAL系统多发多收成像的可行性。本论文的主要贡献和尝试是:(1)针对SAL系统单发单收成像中方位向分辨率和距离向测绘带的矛盾,在SAL系统距离向上使用多发多收工作模式,突破这一矛盾制约。(2)在距离向多发多收工作模式下,对回波信号的增益矩阵进行了分析。(3)针对距离向相邻通道接收重叠区域信号问题,提出在距离向多发多收SAL工作模式下,运用自适应波束形成解距离向信号重叠问题。
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