机载滑动聚束合成孔径雷达成像研究

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1、中图分类号：TN957论文编号：102870416-S073学科分类号：081001硕士学位论文机载滑动聚束合成孔径雷达成像研究研究生姓名陈家瑞学科、专业通信与信息系统研究方向雷达探测与成像指导教师张劲东副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一五年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringResearchonAirborneSlidingSpotlightSyntheticApertur

2、eRadarImagingAThesisinCommunicationandInformationSystembyChenJiaruiAdvisedbyAssociateProf.ZhangJindongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航

3、天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2016年3月28日南京航空航天大学硕士学位论文摘要合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）是一种全天候、全天时、作用距离远以及高分辨率的微波成像系统，它的诸多优点使它在军事和民用领域都有着广泛的应用。由于对合成孔径雷达技术在各种情况下应用的不断追求，目前已经发展出了多种不同工作模式下的SAR系统。传统的SAR有两

4、种常见的工作模式：条带模式和聚束模式。随着SAR成像技术的不断发展，结合这两种模式各自的优点，又发展出了滑动聚束模式。滑动聚束模式既解决了聚束模式成像场景大小受限的问题，又解决了条带模式下方位分辨率受限的问题，在成像场景大小和方位分辨率之间能够找到很好的平衡点。因此，滑动聚束模式成像更具有实际研究价值。基于上述背景，本文完成的主要工作如下：（1）从成像几何模型、方位多普勒频率、方位分辨率以及距离徙动等方面分析对比了条带模式、聚束模式和滑动聚束模式之间的区别与联系，总结了滑动聚束模式与条带模式和聚束模式相比，所具有的优缺点。另外，分析并建立了机载滑动聚束SAR成像模型，推导

5、出滑动聚束模式SAR回波信号方程。（2）分析了传统波数域（K）成像算法，针对大斜视成像，研究了斜视K算法。以斜视K算法为基础，采用划分子孔径处理的方法，提出了基于K算法的方位Scaling子孔径成像算法，解决了滑动聚束SAR成像处理中的方位频谱混叠问题。此外，针对子孔径划分方法，详细分析和推到了子孔径的划分准则，提出了相应的子孔径划分方法。最后通过点目标仿真以及实测数据的处理对算法理论加以验证。（3）基于经典的相位梯度自聚焦（PGA）算法，结合秩一相位估计（ROPE）算法，研究了PGArope自聚焦算法。针对滑动聚束模式下由于合成孔径时间过长而带来累积运动误差的问

6、题，基于划分子孔径减少误差积累的思想，研究了PGArope-MD子孔径自聚焦算法，并对该算原理进行了详细分析。最后通过实测数据的处理对算法理论加以验证。关键词：合成孔径雷达，滑动聚束模式，子孔径成像，K算法，自聚焦算法，PGAi机载滑动聚束合成孔径雷达成像研究ABSTRACTSyntheticapertureradar(SAR)isamicrowaveimagingsystemwithmanyadvantages,suchasallweather,day/night,longdistanceandhighresolution,whichmakeitwidelyusedi

7、nmilitaryandcivilfields.Aspeoplecontinuetopursuetheapplicationofsyntheticapertureradartechnologyonavarietyofsituations,differentworkingmodeSARsystemshavebeendevelopedpresently.TheslidingspotlightmodeisdevelopedwiththecontinuousdevelopmentofSARimagingtechnology,which