论文部分内容阅读
双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar,Bi SAR)是一种接收系统和发射系统分离放置的SAR系统。由于收、发分置的特点,系统耦合程度较小,可以依据实际的需求进行配置,灵活性高。相较于传统的单基SAR,双基SAR具有安全性高,接收信息丰富,抗干扰能力强等多种优势,在各个领域应用前景广阔。非平飞双基SAR是指接收平台和发射平台沿不同的速度矢量移动的新体制双基SAR。由于双基SAR的收、发平台的分离,收、发波束之间存在空间不同步、二维空变的距离单元徙动等问题,成像算法面临诸多挑战。考虑到上述情况,本文根据成像算法的成像模式,对非平飞双基SAR成像算法进行多角度研究,总体内容包括两方面:1、针对大斜视高分辨率成像模式下,回波信号距离单元徙动(Range Cell Migration,RCM)和多普勒相位空变问题,本文给出了基于二次椭圆模型的机载非平飞双基SAR的成像算法。首先,进行线性距离走动校正(Linear Range Walk Correction,LRWC)和KT变换(Keystone Transformation),彻底消除了线性距离徙动并且降低了距离-方位耦合程度,然后对残余的高次距离徙动在距离频域依据参考点目标参数构建滤波器统一去除,即一致距离徙动校正(Bulk Range Cell Migration Correction,Bulk RCMC)以及脉冲压缩处理,完成距离单元徙动校正(Range Cell Migration Correction,RCMC)处理。接着,依据距离向处理结果,构建二次椭圆模型,近似描述波束中心距离在距离向处理后的空变关系。基于该分析模型和参考点参数,得到多普勒相位的空变多项表达式,由此推导出改进的非线性变标(Extended Nonlinear Chirp Scaling,ENLCS)算法,完成多普勒相位均衡,并依据处理后的信号表达式,进行脉冲压缩处理,完成非平飞双基SAR高分辨率成像,从仿真实验结果可以看到,基于二次椭圆模型的成像算法在接收机斜视角50°和发射机斜视角22°的高分辨率成像条件下聚焦效果良好,同时,论文仿真的不同算法边缘点性能参数也表明本文的算法的良好性能。2、针对宽测绘带、大场景成像模式下的波束不同步、复杂的距离单元徙动和回波二维空变等问题,本文给出了基于变斜视椭圆模型的机载非平飞双基SAR成像算法。首先,为了解决在宽测绘带中接收机波束和发射机波束空间不同步问题,本文构建了准确的变斜视几何构型和距离模型。然后,对回波信号进行了LRWC、KT变换和Bulk RCMC的距离向预处理后,基于新的空变斜视角的几何配置,本文构建了接收机斜视角空变的椭圆分析模型,近似描述了双基SAR系统中接收机斜视角空变特性以及双基斜距空变关系,并计算出点目标波束中心穿越时刻斜距的近似多项式,依据斜视角和斜距的近似多项式,通过扰动函数对剩余的高阶RCM进行去除,提高距离向处理精度。经过对多普勒特性的详细分析,本文给出了基于接收机斜视角空变的椭圆模型的频域非线性变标(Frequency-domain Nonlinear Chirp Scaling,FNLCS)算法,解决多普勒中心和调频率的方位空变问题,同时补偿多普勒高次相位。最后,构建方位压缩函数实现最终聚焦。仿真实验表明了基于接收机斜视角空变椭圆模型的高次RCMC处理和FNLCS算法的良好效果,有效性得到充分验证。