复杂运动下双基前视SAR信号处理技术研究

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双基地合成孔径雷达(双基SAR)是一种将接收站和发射站分置在不同平台上的SAR成像新体制,系统构型比单基地SAR更灵活,除具有接收站静默等优势外,还能实现接收站前视成像,在军用和民用上均具有重要的应用价值。复杂运动双基前视SAR这种特殊的应用模式中,收发站的运动轨迹含有不可忽略的高阶分量,运动参数也不尽相同。要实现这种模式下的高分辨成像,需解决好回波信号建模与系统特性分析、方位模糊性问题以及高效高精度成像算法等关键问题,才能够使双基前视SAR成像技术适应飞行平台实际非理想的运动,并推广应用到高速飞行器等复杂平台。本文对这些问题进行了系统的分析和研究,主要成果如下:1、建立了复杂运动双基前视SAR的距离及回波模型,分析了回波信号的时频域特征、回波距离徙动和相位调制特性以及参数空变特性,得出了复杂运动下回波高阶参数更为显著和高阶空变性更为严重等结论,为成像算法的研究奠定了理论基础;2、提出了广适用波数谱双基SAR空间分辨模型,解决了在复杂运动条件下现有模型精度不足的问题,为复杂运动双基前视SAR的空间分辨性能预测及系统设计提供了更为可靠的依据;3、导出了通用的双基SAR方位栅瓣位置预测方程,阐明了方位频域模糊与方位栅瓣在本质、机理与规律上的不同,据此提出了基于栅瓣的无模糊方位采样条件,为复杂运动双基前视SAR的无模糊方位采样率设计提供了更为合理的准则;4、提出了极坐标格式深度波前弯曲校正双基前视SAR成像算法,通过级数反演等两种方法求解波前弯曲校正滤波器,分别解决了有限阶及非有限阶复杂轨迹下的回波空变问题,实现了高精度和较高效率的大场景一致聚焦;5、提出了两种统一解耦合空变滤波双基前视SAR成像算法,分别通过耦合波数变换和Keystone变换,实现不同空变或分辨率等级下的回波统一解耦降维,并由此实现低复杂度的空变相位校正,从而实现了保精度和更高效率的大场景一致聚焦。以上理论分析结论及方法均通过仿真计算进行了验证,证明了上述分析结论的正确性及方法的有效性。
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