连续波合成孔径雷达成像技术研究

论文摘要

连续波合成孔径雷达（FM-CW SAR）是一种新型的将连续调频技术与SAR技术相结合的高分辨雷达体制,不仅拥有传统的脉冲SAR的全天候、全天时、高分辨力成像的工作能力,还拥有体积小、重量轻、成本相对低的优点,在军事和国民经济的许多领域有着重要应用。但由于FM-CW SAR是一个调频的连续波雷达,与传统的脉冲SAR相比,其系统周期通常较长,在110ms的数量级,而脉冲SAR系统的数量级通常是1μs。对于FM-CW SAR,其长的扫频时间,恶化了接收脉冲的畸变,传统脉冲SAR信号处理和理论分析的基础——“停-走-停”假设（忽略扫频周期内载机与目标之间运动引起的斜距变化）已经不适用于连续波SAR,因此,已有的脉冲体制下的成像算法不能直接套用到FM-CW SAR中来,需结合FM-CW SAR信号处理特点对其加以改进。本论文从连续波SAR的去调频回波信号入手,在分析了其信号模型的基础上,对传统的频率变标算法（Frequency Scaling）进行了改进。论文的第一章引言介绍了课题的背景和意义,连续波SAR的主要优势、应用以及研究现状,论文的主要内容。第二章分析了连续波SAR的高分辨力原理及成像原理。第三章在分析对SAR系统进行去调频处理的原理及处理后的分辨力情况的基础上,建立了连续波SAR的信号模型。第四章研究了适合于去调频SAR信号的Frequency Scaling（FS）算法,根据连续波SAR信号的特殊性对其进行修改,并给出了算法的仿真结果及分析。证明了改进FS算法的正确性和有效性。第五章分析了ChirpTransform（CT）的基本原理,利用它对前一章的Frequency Scaling算法进行改进,并给出了算法的仿真结果及分析,证明了CT算法可以适用于大斜视FM-CW SAR系统。第六章对全文的研究工作进行了归纳总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的背景和意义
• 1.1.1 合成孔径雷达的主要应用
• 1.1.2 合成孔径雷达的研究现状及存在的问题
• 1.2 连续波SAR 的主要优势和应用
• 1.3 连续波SAR 的研究现状
• 1.4 论文的主要内容及结构安排
• 第二章 连续波SAR 的基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 线性调频信号及其脉冲压缩技术
• 2.3 高分辨率的获取
• 2.3.1 距离向分辨率
• 2.3.2 方位向分辨率
• 2.4 连续波SAR 的成像原理
• 2.5 需要解决的主要问题
• 2.5.1 距离-方位向的耦合问题
• 2.5.2 距离徙动问题
• 2.5.3 “走-停”模式不成立
• 第三章 连续波SAR 的信号处理
• 3.1 去调频及频谱分析原理
• 3.2 去调频技术的分辨力分析
• 3.3 连续波SAR 去调频信号处理
• 3.3.1 回波信号与发射信号直接混频
• 3.3.2 回波信号与发射延时信号作混频
• 3.4 连续波SAR 的信号模型
• 第四章 基于Frequency Scaling 的连续波SAR 成像算法
• 4.1 Frequency Scaling 算法的基本原理
• 4.2 基于FS 的正侧视连续波SAR 成像算法
• 4.3 基于FS 的正侧视连续波SAR 成像算法的计算机仿真
• 4.3.1 仿真参数
• 4.3.2 点目标仿真结果及分析
• 4.4 斜视连续波SAR 的几何模型
• 4.5 斜视模式成像的特殊性
• 4.6 计算机仿真及结果分析
• 4.6.1 点目标仿真
• 4.6.2 结果分析
• 第五章 基于Chirp Transform 的连续波SAR 成像算法
• 5.1 引言
• 5.2 Chirp Transform 算法的基本原理
• 5.3 基于CT 的连续波SAR 成像算法
• 5.4 计算机仿真结果及分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 发展展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果