● 摘要
星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)具有全天候、全天时的高分辨率对地观测能力,在军事侦察、国土测绘、灾害监测、海洋监视等方面发挥着日益重要的作用。但是传统的星载SAR成像体制受观测带宽度和分辨率矛盾的制约,难以突破特定分辨率下观测带宽度的理论约束。针对上述问题,本文利用数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术,研究突破观测带宽与分辨率矛盾的理论约束的宽覆盖星载SAR系统方案设计与高精度成像方法,为未来我国宽覆盖SAR卫星系统研制提供理论和技术支撑。本文以基于平面相控阵天线的TOPSAR模式和基于反射面天线的SweepSAR模式为重点,探究实现宽覆盖星载DBF-SAR高精度数据处理方法。主要从以下三个方面开展研究:1. 在传统星载SAR系统设计的基础上,结合星载DBF-SAR的特点,提出了一种星载DBF-SAR有效载荷系统设计方法,重新定义了星载DBF-SAR体制下的方位模糊度、距离模糊度、等效噪声系数等系统性能指标。在此基础上,针对地面高程起伏、轨道高度误差、卫星姿态误差、波束指向误差等对DBF-SAR性能影响较大的系统误差因素进行了理论分析,为宽覆盖星载DBF-SAR系统设计和成像仿真研究提供了技术支撑。2. 针对宽覆盖星载DBF-SAR的系统特点,提出了宽覆盖星载DBF-SAR体制回波信号模型,进行了点阵目标回波信号仿真,为后续研究宽覆盖星载DBF-SAR数据处理方法提供了有效数据支撑。3. 在对DBF数据处理方法充分认识和理解的基础上,推导了宽覆盖星载DBF-SAR距离向中各子通道的数据对准校正因子和接收天线波束指向的变化规律,并提出了星载DBF-SAR数据处理方法。通过对仿真得到的点阵目标回波数据成像处理,验证了数据处理方法的有效性。
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