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随着遥感应用的多样化和科学技术的进步,科研人员希望通过合成孔径雷达(Srnthetic Aperture Radar,SAR)载荷来获取更多的信息,星载SAR的高分辨率宽测绘带成像因此成为了SAR领域的重要发展方向之一。由于受内在因素的制约,传统星载SAR无法同时改善分辨率与测绘带宽两个指标,这迫切需要我们提出一系列新工作模式及新信号处理方法,来攻克这一体制性和技术性难题。
就星载SAR的高分辨率宽幅成像研究方向,本论文基于单卫星平台和多通道天线结构,做了以下几方面的创新性工作。
1.在单发多收星载SAR模式中,针对俯仰向扫描接收(Scan-On-Receive,SCORE)技术在脉冲瞬时覆盖区域边缘的增益损失问题,提出了一种“时变加权+时延滤波”的俯仰向数字波束形成(Digital BeamForming,DBF)处理方式,有效地解决了该问题;其次深入分析了该模式的俯仰向DBF与方位向多孔径重构等预处理对距离模糊比与方位模糊比的影响方式,并给出了相应的解析式;最后为便于设计该模式星载SAR系统,给出了完整的系统设计流程图。
2.针对俯仰向DBF在地形起伏较大区域会出现波束指向偏差的问题,提出了一种自适应DBF的工作模式;设计了相应的空间谱估计处理算法,以此从回波中确定信源的空间位置,而后调整波束指向避免失配;最后对提出的两种谱估计算法的鲁棒性进行了分析,结果表明了它们在真实环境里的适用性。
3.针对各类空时编码模式星载SAR系统所面临的一个共性问题——回波混叠,首次提出了一种改进型零点指向波束形成算法。这一新算法巧妙地将传统零陷算法拆分成两步,并在其中嵌入相应的时域FIR滤波处理。由于新型算法是一种结合了回波信号模型的波束形成处理,因此相比于传统算法能够极大程度地提高回波间的分离度。
4.首次深入系统地研究了方位向多波束空时编码模式应用于星载SAR高分辨率宽幅成像的工作体制。对该体制下的发射波形及发射方式、回波信号处理方法、系统参数设计流程、后期性能指标分析以及天线结构和工程化等问题做了全面的研究。研究结果表明,该模式能够在单发多收模式的基础上进一步降低系统模糊比,以此改善SAR图像的质量。
综上所述,本论文在星载$AR高分辨率宽测绘带对地成像方面取得了一定的创新成果,为推动该领域技术的进步做出了一定的贡献;与此同时,论文中所提出及涉及的一些方法也可为$AR的其它研究方向提供一定的借鉴。