星载低轨_地球同步轨道SAR成像算法研究

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1、财你５我功專ｆ博士学位论文肇Ｉ星载低轨／地球同步轨道ＳＡＲ成像算法研究＾作者姓名指导教师姓名＇职称张林让教授＿＿—西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果，。尽我所知除了文中特别加以标注和致谢，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果中所罗列的内容以外；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表

2、示了谢意．一学位论文若有不实之处，本人承担切法律贵任。ｌ＇－本人签名：日期：？ｂＨ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅，、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容允许采用影印，、缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证结合学位论文研宂成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在＿年解密后适用本授权书。＂＿本人签名：１＾导师签名

3、：＾卜日期：ｙ＂Ｗ卜…日期：Ｍ学校代码10701学号1302110039分类号TN958密级公开西安电子科技大学博士学位论文星载低轨/地球同步轨道SAR成像算法研究作者姓名：郭苹一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：张林让教授学院：电子工程学院提交日期：2016年9月StudyonImagingAlgorithmsforSpaceborneLEO/GEOSARAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirement

4、sforthedegreeofDoctorofPhilosophyinSignalandInformationProcessingByGuoPingSupervisor:ZhangLinrangTitle:ProfessorSeptember2016摘要摘要随着应用需求对成像性能要求的不断提高，针对星载合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)的研究逐步朝着高分辨率、宽测绘带、多模式等方向推进。当分辨率较高或者运行轨道高度较高时，由于受到地球自转的影响，卫星将沿三维空间曲线运动，最终导致传统成像模型及成像算法无法正常工作。我们从对星载SAR的成像

5、几何模型重新构造开始，重点围绕星载低轨SAR(LowEarth-OrbitSAR,LEO-SAR)及地球同步轨道SAR(GeosynchronousSAR,GEO-SAR)中的距离-方位耦合，频谱混叠及空变特性等问题展开研究。各章主要工作概括如下：1.在高分辨或大场景情形下，星载SAR的运动轨迹并不是一个严格的直线而是一个三维空间曲线，因而常规基于匀速直线假设的星载SAR模型存在较大误差。针对这个问题，利用矢量运算及坐标转换建立了精确的星-地几何模型，深入的剖析了影响星载SAR建模的若干因素，推导了星载SAR的多普勒和分辨率等系统参数的精确表达式，为后续的系统参数及算法设

6、计奠定了基础。针对星载SAR“走-停”模型不适用的问题，提出了一种“等效中点”距离模型。根据收-发几何关系，对双程时延表达式进行精确推导，并利用“等效中点”距离历程对收发双程距离历程等效处理，大大降低了星载SAR模型的复杂度，且该模型考虑了卫星曲线飞行轨迹的影响，相比基于匀速直线飞行的星载SAR非“走-停”模型，其精度更高、适用性更强。2.针对大斜视情形下星载BS-SAR的成像聚焦问题，从统一化的角度进行研究，提出了一种通用的波数域成像处理算法(Omega-KAlgorithm,ωKA)。首先对斜视情况下包括聚束、滑动聚束、方位波束扫描(TerrainObservatio

7、nbyProgressiveScans,TOPS)等多种工作模式的分析和总结，构造了统一的BS-SAR的信号模型。然后，对大斜视及波束指向变化给多普勒频率及方位维带宽等回波特性带来的影响进行了分析，并根据分析结果对常规两步处理技术进行修正使其适用于大斜视BS-SAR的信号处理。最后，通过对预处理前后的二维频谱对比分析，利用傅里叶变换时移及频移的性质，推导了经过预处理后精确的斜视两维频谱表达式，即应用于斜视情况的ωKA的精确的参考匹配函数表达式，并利用该参考函数完成对场景的聚焦处理。该方法充分的考虑了斜视角及波束指向变化的影响，