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线阵三维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像系统是一种新型SAR系统,与传统的二维SAR成像系统相比,该系统可以克服阴影效应,对城市街区和高山峡谷等地形变化剧烈的区域进行三维成像。线阵三维SAR成像系统在切航迹方向(垂直于高度向-方位向平面的方向)上放置一线阵,采用下视工作方式,利用合成孔径技术实现沿航迹向(即方位向)的分辨力,利用波束形成技术实现切航迹的分辨力,利用脉冲压缩技术获得高度向分辨力,从而获得散射点的三维信息。本文的主要内容为:1、采用矢量分析的方法,建立了线阵三维SAR成像系统的回波模型,分析了其距离历史,推导了其空间模糊函数,分析了该系统进行三维成像的理论可行性,并推导了三维各向的分辨率,分析了载波波长、线阵长度、距离等因素对切航迹分辨率的影响。2、研究了线阵三维SAR成像系统的几种模式:固定发射的一发多收模式、随机发射的一发多收模式、基于相位中心近似(PCA)原理的多发多收模式、基于方向图相乘的多发多收模式、单发单收模式,对每种模式下的线阵设计、阵元开启方式、脉冲重复频率(PRF)和切航迹向分辨率等几个方面进行详细的论述,并对几种模式下的成像系统进行比较,得出一种实用性较强的模式,即基于PCA原理的多发多收模式下的虚拟线阵三维SAR成像系统。3、针对基于PCA原理的多发多收模式下的虚拟线阵三维SAR成像系统,研究了三维SAR成像算法,主要包括三维RD成像算法和三维BP成像算法,并在相同的系统参数下对这两种算法进行仿真验证;最后对两种算法从成像效果和计算量两个方面进行了比较。4、介绍了基于PCA原理的多发多收模式下的虚拟线阵三维SAR成像系统的运动误差对三维空间点扩散函数的影响。首先分析了三维速度、加速度误差,推导了最大误差容限,并仿真分析了这两种误差对三维各方向点扩散函数的影响;其次基于机械振动理论建立了线阵抖动误差模型,仿真分析了线阵抖动误差对三维成像质量的影响。