新体制高分宽测量载SAR技术研究

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1、中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文新体制高分宽测星载SAR技术研究作者姓名：睦篮指导教师：型亟趣堡塞虽主巨型堂瞳鱼王堂班基韪学位类别：王堂盟±堂焦学科专业：通信生信皇丞缠研究所：主垦抖堂医生王堂班基压2013年6月StudyonNe_wTechniquesforHigh—R七solutionandWide·SwathSpaceborneSyntheticApertureRadarBvChenQianADissertationSubmittedtoTheUniVersityofChineseAcademyofSciencesI

2、npartialfulfi¨mentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPhiIosophyInstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciencesJune2013㈣9⋯⋯川m●．1㈣2眦2圳8删3洲Z叫y研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位沦文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所作的任何贡

3、献均己在学位论文中作了明确说明并表示了谢意。特此中明。签名：黔债日期：如B。6。尹关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所关于保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：嗨倩导师签名：日期：必侈“7日期础"“。7摘要几何分辨率和测绘带宽是星载合成孔径雷达(SAR)的两个重要成像指标。高分辨率能提

4、供目标更为精细的特征信息，有利于目标识别和特征提取；宽测绘带能提供更为广阔的场景信息，以获取全局判读能力。然而，对于传统星载SAR系统，由于受最小天线面积的限制，上述两个性能指标不能同时提高。本文主要针对高分宽测(HI≈ws)星载sAR的若干新成像体制进行了探索与研究。论文的主要工作和创新性贡献包括以下几个方面：1．深入研究了基于偏置相位中心方位多通道(DPC—MAB)体制的系统设计和信号处理技术。推导了经典滤波器组重构算法，并基于该算法分析了DPC．MABDBF星载SAR系统参数的设计准则和系统性能的计算方法。针对SAR系统工程化应用中存在的通道不一致性问题重点研究了较为稳健的自适应空

5、域滤波算法，提出一种改进的最小方差无畸变(MVDR)波束形成器，并通过机载实测数据验证了其有效。眺。2．深入研究了基于方位向多通道和步进频LFM波形的MIMOsAR系统。推导了该系统的几何模型和回波表达式，分析了子带并发模式下的系统实现结构和等效相位中心分布情况；推导了该MIMOsAR体制下完整的成像算法，并重点讨论了距离向的子带合成算法，提出了结合交叠滚降滤波的频域子带合成算法；分析了系统参数选择对于子带合成的影响，并通过仿真和实测数据验证了该系统的可行性。3．针对不同的高分宽测应用场合，重点研究了滑动聚束、ScansAR、ToPSAR多种工作模式下的方位向多通道SAR系统。充分考虑到

6、滑动聚束、scallsAR和TOPsAR模式的自身特性对于多通道参数设计以及信号处理方面的影响，深入研究了不同模式下的系统参数设计准则、多通道预处理技术以及系统性能分析方法，提出了针对滑动聚束和TOPSAR模式下方位向波束扫描的时变滤波重构算法，并通过典型的星载SAR系统设计实例进行了仿真验证。4．重点研究了基于Sweep．PRI模式的超宽幅HRWS体制。分析了Sweep—PRI模式克服测绘盲区的基本原理，分别基于平板相控阵天线和反射面天线进行了相新体制高分宽测星载SAR技术研究应的体制设计，推导了连续变脉冲重复频率(PRF)模式下的sAR回波表达式，为Swe印一PⅪ模式下的回波模拟提供

7、依据，提出了同时处理方位向非均匀采样和盲区目标脉冲缺失两大问题的重构算法，以及适用于该算法的系统参数设计准则，并通过S、Ⅳeep—PRJ模式下的星载SAR系统设计实例以及点目标和分布目标的成像仿真进行了验证。关键词：星载合成孔径雷达；高分辨率宽测绘带；方位向多通道；数字波束形成；滑动聚束：scallSAR；TOPsAR；多发多收；连续变PRFABSTRACTGeometricres01utionandimagingswathwid．