题目：数字阵列星载SAR数据处理方法研究

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种主动微波成像系统，具备全天时、全天候的对地观测能力，以及作用距离远、覆盖范围广等优点，已成为遥感领域的重要手段之一。宽覆盖高分辨率是星载SAR未来发展的重要方向之一，能够显著拓展星载SAR图像在军事、民用等各领域的应用。针对传统星载SAR存在的宽覆盖和高分辨率之间的矛盾制约，本文紧密结合国内外星载SAR现状与发展趋势，开展数字阵列SAR概念体制框架研究，突破其数据处理方法，为数字阵列SAR由概念理论转向实际应用奠定基础。

本文主要研究内容和创新性成果体现在以下几个方面：

1. 针对传统星载SAR存在的宽覆盖和高分辨率之间的矛盾，开展了数字阵列SAR概念体制框架研究。提出了星载SAR信息获取能力的概念，并推导了单通道体制下星载SAR的信息获取能力的理论极限；详细阐述了数字阵列SAR的概念内涵，即采用多个发射/接收通道，并具备数字波束形成能力、多波形产生能力及多通道信号接收、处理能力的一种新体制SAR；根据实现宽覆盖、高分辨率成像的原理，将数字阵列SAR的范畴划分为两大类，二者分别从方位向分辨率和距离向测绘带宽度这两方面，突破覆盖性能与空间分辨率之间的约束关系；结合仿真参数，分析了典型数字阵列SAR的系统性能，验证了数字阵列SAR实现宽覆盖高分辨率成像的能力。

2. 针对数字阵列SAR实际应用中存在的数据处理问题，深入研究了其数据预处理方法。为实现数字阵列SAR的二维多通道空域滤波和数据合成，建立了基于二维数字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)的数据预处理统一理论模型，该处理模型包含两步，分别为俯仰向联合处理和方位向联合处理。根据发射信号的时序及空间几何关系，研究了俯仰向联合处理方法，以完成俯仰向各通道数据合成，实现波形分集、抑制星下点回波并提高信噪比；根据方位向各接收通道之间的相关性，研究了方位向联合处理方法，以完成方位向各通道数据合成，实现方位向信号重构并提高信噪比。在此基础上，给出了数据预处理的基本流程框架。接下来，研究了数据预处理对数字阵列SAR系统性能的影响，并提出了系统性能的具体计算方法。最后，结合仿真参数，验证了数据预处理方法的有效性。

3. 基于通道间不一致性误差分析理论，建立了数字阵列SAR系统误差分析模型，针对若干典型误差进行分析并提出了补偿方法。针对成像场景内存在运动目标造成目标散焦及虚假目标的问题，建立了运动目标的回波信号模型，定量分析了目标速度导致的目标散焦程度和虚假目标的位置、强度，并提出了基于目标速度估计的补偿方法，为数字阵列SAR图像的判读理解以及虚假目标的抑制提供重要依据；针对天线阵列几何误差的问题，建立天线相位中心间距误差模型，分析了其对数字阵列SAR信号处理的影响，基于各通道信号的多普勒特性差异，提出了基于回波数据的几何误差在轨测量方法；针对斜视情形下数字阵列SAR方位频谱重构失效的问题，建立了斜视情形下的数字阵列SAR信号模型，分析了斜视情况对方位频谱重构的影响，并提出了适应于斜视情形的改进方位频谱重构方法。

4. 利用数字阵列SAR的数据冗余，提出了不依赖长基线多天线或多轨观测的层析成像方法。根据地面高程对数字阵列SAR俯仰向DBF处理的影响，研究了目标高程与数字阵列SAR俯仰向接收增益之间的定量关系；利用俯仰向多接收通道的数据冗余，建立了层析成像理论模型，并提出了基于多次俯仰向DBF处理的层析成像方法；根据层析成像的理论模型，将层析成像问题转化为欠定条件下的线性方程组求解问题，提出并证明了当解向量为稀疏向量时，该线性方程组的解的存在唯一性定理；对层析成像问题的求解方法进行了初步探索，重点针对一阶和二阶问题的求解方法进行了深入研究，讨论了SAR系统参数对高程反演精度的影响，并给出了仿真结果，证明该方法的可行性。