聚束式合成孔径雷达成像技术研究

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1、硕士学位论文聚束式合成孔径雷达成像技术研究RESEARCHONSPOTLIGHTSYNTHETICAPERTURERADARIMAGINGTECHNOLOGY孙庚哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN958.4学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文聚束式合成孔径雷达成像技术研究硕士研究生：孙庚导师：齐晓辉副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：信息与电气工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN958.4U.D.C:62

2、1.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSPOTLIGHTSYNTHETICAPERTURERADARIMAGINGTECHNOLOGYCandidate：SunGengSupervisor：Associate-Prof.QiXiaohuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：Schoolo

3、fInformationandElectricalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要聚束模式是合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)较成熟的工作模式之一，是实现方位向高分辨率的有效途径。在载机飞行的过程中，聚束式SAR通过不断改变天线的视线方向，使波束持续指向同一成像区域，因此可以获得比条带模式更长的合成孔径长度，其方位向

4、分辨率仅取决于波束方位向转角积累和雷达波长，且不受方位向天线尺寸的限制，相比于波束指向固定的SAR系统，聚束模式能够获取更高的方位向分辨率。聚束式SAR工作在斜视模式能够进一步扩大其应用范围，提高了系统的灵活性，但也增加了回波信号聚焦的难度。本文基于斜视聚束SAR空间几何模型，对其成像技术进行了研究，具体包括斜视聚束式SAR回波数据仿真、斜视线性调频变标成像算法、频率变标成像算法、非线性频率变标成像算法。首先，构建聚束SAR斜视空间几何模型，并详细分析了聚束式SAR的回波特征、方位向频率历程、距离徙动、相位历程的空变性和聚焦深度，

5、重点比较了聚束式与条带式SAR的异同，并对关键参数进行了详细推导。其次，研究了斜视调频变标算法并应用其处理聚束SAR回波数据，通过仿真验证了在斜视角较小和小场景条件下，斜视调频变标算法的成像效果良好。由于斜视调频变标算法忽略了二次距离压缩的空变性以及高次相位项的影响，其在大斜视角大场景条件下的成像效果不佳，且斜视线性调频变标算法不适合对经过Dechirp操作的聚束式SAR回波数据进行处理。再次，研究了频率变标成像算法，详细分析了频率变标过程的原理，通过仿真验证了频率变标算法适合小斜视角小场景条件下的成像。同时，详细分析了频率变标算

6、法的局限性，由于未考虑二次距离压缩(SRC)项的空变性，当斜视角继续增大或针对大场景边缘点，频率变标算法并不适用，仿真结果验证了这一结论。最后，研究了非线性频率变标算法，给出了整个算法的详细推导过程，重点研究了非线性频率变标过程的原理，通过仿真验证了非线性频率变标成像算法适用于较大斜视角或大场景边缘点成像，能够获得良好的成像效果。关键词：合成孔径雷达；聚束模式；斜视成像；频率变标；非线性频率变标-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSpotlightmodewhichisaneffectivemeanstogainh

7、igh-resolutionintheazimuthdirectionisoneofthematureworkingmodesofthesyntheticapertureradar.Duringtheflightoftheplatform，spotlightmodeconstantlysteerstheantennadirectionandtheradarbeamilluminatesthesamescenecenterfrombeginningtoend.Thus，amuchlongersyntheticaperturethan

8、thatofthestripmapSARisavailable.TheazimuthresolutionofspotlightSARisonlyrelatedtothewavelengthandtheturnangle，whilenotrestri