● 摘要
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)利用目标与雷达的相对运动把较小直径的雷达天线拟合成大尺寸天线来获得二维高精度目标图像的雷达。而线性调频信号(Linear Frequency Modulation Signal,简称LFM)是目前常用的合成孔径雷达信号形式。它具有诸多方面的优势,在实际的雷达系统中得到了广泛的应用。但是,线性调频信号也有其固有的缺点,例如其矩形的功率谱和周期性重复的特性,前者在测量多普勒频率和距离的时候带来了较高的峰值旁瓣比,而后者则又引起了不可调和的距离模糊。这时人们想起了随机信号,其拥有白噪声平坦的功率谱、发射功率低和带宽大等突出特点。而混沌信号便是其中一种特殊的随机信号。混沌信号是由确定系统生成又具有随机的表现形式。在混沌系统迭代过程中,理论上未来由过去决定,但在实际系统中任意微小的误差都被指数规律放大,使混沌系统长期不可预测。同时混沌系统的确定性表现在结果完全由参数和初始条件所决定,这样就使得混沌信号便于生成和复制。经过实验证明部分混沌调频信号继承了混沌信号良好的自相关特性, 图钉型的模糊函数,较高的速度和距离分辨率,同时其非周期性有效的克服了线性调频信号所带来距离模糊。正是由于具有了上述特征,让它在雷达成像中具有非常广阔的应用途径。因此,本文基于混沌调频信号形式,研究了该信号的主要特性,进行了雷达成像仿真,并在此基础上分析SAR距离模糊和方位模糊的问题。
本文首先介绍了混沌系统的定义、分类和统计学属性(概率分布、相空间轨迹、自相关,互相关和功率谱等)。在此基础上,选出合适混沌系统,并结合距离多普勒算法,进行雷达成像仿真验证。然后本文阐述多普勒敏感信号在雷达测速和测距方面带来的不可调协的矛盾,表明多普勒敏感雷达信号在测量高速目标方面的不足。之后,仿真出混沌调频信号是一种多普勒敏感信号,因此,在星载SAR应用时要考虑大多普勒频移对成像结果的影响。为此我们建立了更加精准的准连续模型,并分析快时间域误差对成像结果的干扰。最后,分析混沌系统的非周期特性对距离向模糊抑制影响和采用随机时间抽样对方位向模糊抑制影响,并给出仿真结果。
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