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题目:0.1米分辨率机载SAR成像技术研究

关键词:机载SAR;高分辨率;合成带宽;成像算法;运动补偿

  摘要

高分辨率和超高分辨率成像是当前SAR技术的研究热点之一,具有很强的应用背景,对于军事领域尤其重要。为了满足未来战争中监视和侦察任务的需要,德国等发达国家正在进行0.1米分辨率机载SAR系统的开发,国内对该课题的研究尚处于开始阶段。如此高的分辨率将面临一系列技术难题,包括带宽实现、成像和运动补偿,本文以这三个方面所涉及的算法问题为主要研究内容,进行了不同程度的分析和讨论,同时对其中的一些算法提出了相应的改进。1、全面研究合成带宽技术,包括时域合成带宽、频域合成带宽和去斜率模式合成带宽。消除了原始时域合成带宽中的频率步长等于子信号带宽的参数限制,算法描述具有更普遍性。给出了一种频域合成带宽的压缩滤波器设计,包括步进载频所引入的常数相位的补偿以及联合谱幅度波动的抑制,保证距离成像质量。提出了两种去斜率接收信号实现带宽合成的方法,讨论了它们与前两种技术的关联性,并且给出了宽测绘带情况下的参数选择依据和分段处理方法。根据SAR回波数据的物理解释,提出了一种从单载频SAR数据中获取步进载频SAR数据的数据转换方法,具有一定的实用价值,可以提供技术验证所需要的数据资源。2、对于联合运动补偿的Chirp Scaling算法、Chirp z变换算法和Omega-K算法进行了详细地研究,讨论算法在0.1米分辨率机载SAR成像中的应用问题。距离徙动校正是SAR数据处理的关键,三种算法对应着解决这个问题的不同途径:CS操作、Scaled傅立叶变换和修改的STOLT插值,综合研究算法的理论基础和数据流程的基础上,提出了RECS和RECZT算法,高次相位和残余二次距离压缩相位均得到一定程度的补偿,具有更高的聚焦准确度。说明了成像算法与合成带宽技术的联合问题,着重指出与频域合成带宽结合的两种情况的操作流程和特点,根据实际需要选择适当的处理方法。3、全面总结了载机运动误差对SAR成像质量的影响,分析0.1米方位分辨率条带机载SAR所面临的运动误差孔径依赖性问题,提出了一种基于子孔径数据处理的补偿方法,可以改善方位聚焦结果。对运动补偿方案中的其它相关问题也进行了一定程度的讨论,提出了一种平台运动容差分配方案,并且指出频域合成带宽技术与PGA自聚焦的结合问题。