论文摘要
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式电磁波成像传感器,利用脉冲压缩技术和综合孔径原理获得二维高分辨率图像。将SAR技术应用于导弹导引头,不仅能提高其全天候、全天时的探测能力,还可以增强复杂电磁环境下导引头精确制导的自主性和抗干扰能力。与传统机载和星载平台相比,弹载平台运动过程较为复杂,为攻击目标和规避敌方防空火力,导弹在水平和垂直方向都具有一定的速度和加速度。因此,与常规SAR相比,弹载SAR成像技术面临大斜视、高速度及非匀直运动的问题。本文紧紧围绕这些问题,分别对弹载SAR条带、聚束及环扫三种工作模式下成像算法进行了研究,主要研究工作包括以下几个方面:首先研究了弹载SAR回波的计算机仿真模拟,建立了弹载SAR的空间几何模型、平台模型、载荷模型及场景与电磁模型,分析了包含三维场景信息时遮挡关系的计算方法,针对传统时域叠加回波仿真方法在仿真大场景回波时计算量巨大,时间冗长的问题,给出了一种基于距离维傅里叶变换的回波快速计算方法,为后续成像算法仿真验证奠定了基础。研究了弹载SAR成像的空间三维几何模型,得到条带模式下回波的信号模型,并由此推导出回波的二维频谱。针对导弹平台运动特性复杂的特点,研究了在二维频域补偿导弹三方向速度及加速度的方法,在此基础上推导出弹载SAR条带工作模式下RD成像算法,并给出了利用多普勒方程完成图像几何校正的定位方法。仿真结果验证了该算法能够很好的完成平台复杂运动的补偿。研究了弹载SAR环扫模式下经典的DBS算法,针对传统DBS成像方位分辨率受方位角影响较大的局限,提出了一种方位聚焦的DBS改进算法,相对传统算法,对回波进行了运动补偿及方位向粗聚焦。同时针对大场景DBS定位计算量过大的问题,提出了一种基于多普勒方程二次泰勒展开的定位方法,通过基本运算代替复杂三角计算。实验结果表明改进后的算法可有效改善图像分辨率,同时大大缩短了计算时间。分析了弹载SAR聚束模式下回波信号的频谱特性,指出聚束模式下成像的关键问题在于如何解决方位向频谱混叠。将两步式聚束SAR成像算法引入弹载SAR,研究了通过方位粗聚焦解决方位频谱混叠的方法。仿真结果验证了算法可有效解决方位混叠问题,得到高分辨图像。
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标签：弹载论文; 多模式成像论文; 运动补偿论文; 成像算法论文; 算法论文; 多普勒定位方程论文; 两步式聚束成像算法论文;