论文摘要
采用合成孔径雷达(SAR)技术能够获得全天候、全天时、远距离的高分辨雷达图像,是提高精确制导武器打击精度的有效途径。然而,SAR成像末制导需解决以下问题:1)SAR图像的方位分辨率在沿平台航向的前斜视区域会迅速下降;2)导弹的机动飞行偏离理想运动轨迹,带来严重的运动误差使图像质量恶化;3)SAR实时成像需要大运算量和存储量,而弹载平台信号处理机难以满足要求。针对上述问题,本文围绕弹载SAR成像技术开展了以下研究工作:1、研究了弹载SAR大斜视角高分辨成像问题,提出了改进的方位向非线性CS算法,解决了时域线性距离走动校正(RWC)带来的聚焦深度问题,分辨率1m时成像斜视角可达50°以上。基于大斜视角SAR成像几何关系,研究了RD类和CS类算法,分析了瞬时斜距模型的近似误差和回波频域解耦合的残余相位误差,指出提高算法性能的关键在于:三次距离偏移量的补偿和二次距离压缩(SRC)的精度。通过理论推导证明:时域线性RWC可减小解耦合误差,但校正到同一距离门的目标存在随方位偏移线性变化的调频率误差。在此基础上,提出先补偿三次距离偏移,再引入改进非线性扰动方程补偿调频率误差的算法,仿真结果表明:ANCS算法成像分辨率高,聚焦深度和成像处理角更大。2、研究了匀加速平台的SAR成像及运动补偿方法,提出了一种二维频域补偿匀加速度的改进RD算法,提高了目标分辨率和峰值旁瓣比;并结合对比度最优法,给出了通用的匀加速平台SAR成像和运动补偿流程。首先,基于考虑三方向匀加速度的瞬时斜距模型和回波信号的多普勒历程,指出匀加速运动补偿的重点应为航向速度误差和视线位移误差;随后,给出了改进的RD和SPECAN算法,分别在距离徙动校正和方位聚焦处理中修正滤波函数,并在SPECAN成像后补偿了匀加速度带来的几何失真,仿真结果表明:算法简单,有效;在距离频域补偿视线位移误差,结合对比度最优法,给出了通用的成像运动补偿流程,并通过机载SAR飞行试验数据进行了成像验证。3、研究了弹载雷达的前视成像技术,基于多通道解卷积原理,提出一种单脉冲雷达解卷积前视成像新方法,仿真试验表明:在DBS失效的航向附近,解卷积图像的角分辨率比实孔径图像提高约10倍。针对条带式SAR图像的方位分辨率在前斜视区域迅速下降的问题,给出了导弹俯冲段DBS成像的信号处理参数选择准则,分析了方位分辨率的变化趋势;在DBS成像盲区,利用单脉冲雷达和差通道的准互质性提高前视图像角分辨率,并提出考虑天线方向图截断形状的解卷积器设计方法,可有效降低信噪比损失。4、研究了弹载SAR信号处理机的设计技术,设计了适宜弹载SAR成像的多DSP信号处理机结构,基于通用DSP芯片TS201,提出了SAR成像流程映射和算法优化的方法。根据典型通用DSP的特点和成像需求,设计了三种弹载SAR多DSP信号处理机结构,以匀加速平台SAR成像流程为例,基于TS201给出了从算法到结构的映射方法,提出了实时成像中关键步骤优化的具体方法;最后,基于主从式信号处理机结构,实现了弹载DBS成像信号处理机。
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标签：弹载合成孔径雷达论文; 大斜视角成像论文; 匀加速平台论文; 运动补偿论文; 多普勒波束锐化论文; 多通道解卷积论文; 数字信号处理器论文;