机载聚束式合成孔径雷达成像算法研究

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合成孔径雷达(SAR)成像技术是五十年代发展起来的一种高分辨率雷达成像技术,它结合了合成孔径原理,依靠脉冲压缩技术或者解调频技术,获得高的距离向分辨率和方位向分辨率,已经广泛用于国民经济各个领域和国防建设中。 从五十年代得到第一张机载SAR图像以来,机载SAR由于容易采用和试验新技术,因此一直作为首要发展目标。随着军事竞争和高精度勘探的需要,要求雷达成像分辨率越来越高,聚束式SAR可以通过调节天线指向始终照射目标区域,增加相干积累时间,提供比条带SAR更好的分辨率。 极坐标格式成像算法为经典的聚束合成孔径雷达成像算法,对其涉及的解调频技术和残余视频相位误差(RVP)的去除做了详细的分析。极坐标格式成像算法经过解调频和RVP的消除之后,直接变换到频域中,两次一维插值和两次一维逆傅立叶变换之后就得到了雷达图像。一维插值可以用sinc插值实现,本文着重于另外一种方法,Chirp-Z Transform来实现方位向插值和方位向逆傅立叶变换,文中就其如何应用于极坐标格式算法提出了自己的方法,详细讨论了其实现过程。并从仿真结果和理论上分析了极坐标格式算法的局限性。 极坐标格式成像算法基本上去除了距离弯曲,因此限制了极坐标格式成像算法的成像区域。重叠子孔径算法可以去除二次相位误差,实现高分辨率。本文将重叠子孔径算法运用到极坐标格式算法中,调整了其实现流程,先在每个子孔径上傅立叶变换,然后进行相位误差补偿,再在多个孔径上实现高分辨率成像,点目标仿真结果验证了此方法的有效性。斜视下应用重叠子孔径算法有着更高的局限性,本文推导了其局限性。 极坐标格式成像算法是经典的聚束SAR成像算法,但是它并非一个完美的算法,存在弊端,如两次插值需要消耗大量的计算资源,影响了计算效率;而且其只能部分补偿距离弯曲,存在聚焦范围的问题。所以本文介绍了距离徙动算法成像原理,详细总结归纳了两种算法的异同。距离徙动算法从理论上可以完全补偿距离弯曲,不存在聚焦范围的问题;而且只需要做一次插值-Stolt插值。点目标仿真验证了距离徙动算法比极坐标格式成像算法拥有更好的性能。
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