● 摘要
星载合成孔径雷达（SAR）是当前对地观测技术发展的热点之一，高分辨率、宽测绘带是当前星载SAR系统发展的重要方向。本文在对经典的星载SAR成像模式总结的基础上，重点研究了基于星载方位向多通道（Azimuth Multiple Channels Antenna，AMCA）方式实现高分辨率宽测绘带的新成像模式及相应的成像处理实现方法。建立多通道天线星载SAR的空间几何构型及回波信号仿真模型，分析了该工作模式下可能存在的误差，并提出了主要系统误差的补偿方法。最后探索性对基于星载方位向多通道天线的扫描模式开展研究，并提出了MCECS（Multiple Channels Extended Chirp Scaling）算法。通过对仿真数据进行了成像，验证了算法的有效性。本文的工作主要体现在以下几方面：（1）概括了当前星载SAR系统研究的现状和发展趋势，重点分析了几种星载SAR宽测绘带工作模式。通过对比分析论证了方位向多通道天线成像的优越性及可行性。（2）基于地球椭圆模型、开普勒轨道动力学模型和卫星平台姿态特性，结合多通道工作模式的特点，建立了适用于多通道天线星载SAR的空间几何模型及回波信号仿真模型。综合考虑SAR系统各种误差，搭建了星载多通道天线SAR回波信号仿真平台。 （3）针对方位向多通道模式的固有特点，分析了方位多通道模式可能引入的新的误差，如方位向非均匀采样、通道之间幅相特性不一致性等，通过理论推导及计算机仿真，分析了各种误差对成像性能的影响，同时提出了各种误差的补偿方法，如利用内定标补偿通道之间幅像不一致性等，并利用仿真验证了补偿算法的有效性。（4）针对方位向多通道模式的特点，将成像处理过程分为两部分：首先对接收的数据进行预处理，完成对主要系统误差的补偿；然后将补偿后的数据利用滤波器组的方法转换成等效的条带SAR数据。（5）针对适于广域监视任务的星载多通道天线SAR扫描模式进行深入研究，结合星载方位向多通道数据成像算法和扫描模式成像算法，提出了一种适用于星载多通道天线SAR扫描模式成像处理的MCECS算法，并通过计算机仿真，验证了该算法的有效性，为将来实现30m分辨力，600km观测带的广域监视星载SAR系统提供了理论支撑。