大前斜sar成像技術(shù)研究

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1、大前斜SAR成像技術(shù)研究李英賀2016年1月中圖分類(lèi)號(hào)：TN958UDC分類(lèi)號(hào)：621.396.9大前斜SAR成像技術(shù)研究作者姓名李英賀學(xué)院名稱(chēng)信息與電子學(xué)院指導(dǎo)教師曾濤研究員答辯委員會(huì)主席楊健教授申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)博士學(xué)科專(zhuān)業(yè)目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2016年1月ResearchonHighSquintSARImagingCandidateName：YingheLiSchoolorDepartment:SchoolofInformationandElectronicsFacultyMentor:Prof.TaoZ

2、engChair,ThesisCommittee：Prof.JianYangDegreeApplied:DoctorofPhilosophyMajor：TargetDetectionandRecognitionDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan.,2016研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北

3、京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要大前斜合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar，SAR）具有提前探測(cè)目標(biāo)的能力，與正側(cè)視SAR相結(jié)合，可以大大增加SAR的靈活性和可探測(cè)的角度范圍，并且能夠獲得目標(biāo)多角度的散射特性，增加雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力，在多個(gè)領(lǐng)域尤其是軍事偵察方面有著重要應(yīng)用。大前斜SAR的主要特點(diǎn)是距離徙動(dòng)大，導(dǎo)致距離向和方位向的二維耦合嚴(yán)重，并且大前斜

4、SAR所搭載的平臺(tái)往往具有運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、慣導(dǎo)精度低等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的SAR成像技術(shù)已不能滿足其需求。因此，本文針對(duì)大前斜SAR成像的特點(diǎn)，從成像算法、參數(shù)估計(jì)方法以及幾何校正方法等幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。論文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、提出了大前斜SAR成像算法針對(duì)距離向和方位向的二維耦合問(wèn)題，通過(guò)在方位時(shí)域進(jìn)行距離走動(dòng)校正的方法實(shí)現(xiàn)二維去耦合；針對(duì)距離徙動(dòng)的方位空變性，提出了時(shí)頻域聯(lián)合校正的方法，通過(guò)頻域分塊并變換到時(shí)域，將同一方位頻率處不同目標(biāo)的信號(hào)在時(shí)域分開(kāi)，然后在時(shí)域分別進(jìn)行距離徙動(dòng)校正，解決了方位依賴(lài)的距離徙動(dòng)校

5、正問(wèn)題；針對(duì)方位調(diào)制的方位空變性問(wèn)題，利用子孔徑情況下目標(biāo)在方位頻域的支撐域不同的特點(diǎn)，提出了頻域非線性變標(biāo)的方法，通過(guò)在頻域乘以高次相位補(bǔ)償方位調(diào)制的方位空變性，然后在時(shí)域乘以統(tǒng)一的去斜函數(shù)并傅里葉變換，解決了方位聚焦的問(wèn)題。該成像算法已經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，成功處理出高分辨率大前斜SAR圖像。2、提出了成像參數(shù)方位空變性估計(jì)和補(bǔ)償方法針對(duì)大前斜SAR慣導(dǎo)精度低的問(wèn)題，提出了基于擴(kuò)展MAM法的方位聚焦參數(shù)（方位調(diào)制的二次、三次及四次相位系數(shù)）及其方位空變性的估計(jì)方法，利用短時(shí)傅里葉變換實(shí)現(xiàn)方位向的滑窗相關(guān)，獲得兩幅子視圖像中不同位置的相

6、對(duì)偏移量，從而估計(jì)出方位聚焦參數(shù)及其方位空變性，估計(jì)結(jié)果可以直接應(yīng)用到成像算法中，解決了成像參數(shù)不準(zhǔn)確情況下的聚焦問(wèn)題；針對(duì)成像算法無(wú)法補(bǔ)償成像參數(shù)高次方位空變性的問(wèn)題，提出了基于圖像域的補(bǔ)償方法，利用圖像域加窗并變換到時(shí)域的方法，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)分別補(bǔ)償各自殘余相位的目的，解決了成像參數(shù)存在高次方位空變性情況下的聚焦問(wèn)題。利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所提方法在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。3、提出了基于SAR回波的雷達(dá)高度估計(jì)方法針對(duì)雷達(dá)高度誤差導(dǎo)致地距圖像存在幾何畸變的問(wèn)題，提出了三種基于SAR回I北京理工大學(xué)博士學(xué)位論文波的雷達(dá)高度估計(jì)方法：基于多普勒

7、中心的方法、基于俯仰和差通道（即俯仰向的和、差兩個(gè)通道）的方法以及基于多波位模式的方法?；诙嗥绽罩行牡墓烙?jì)方法，利用多普勒中心隨距離的變化規(guī)律與雷達(dá)高度的關(guān)系，從多普勒中心隨距離的曲線擬合系數(shù)中解算雷達(dá)高度；基于俯仰和差通道的估計(jì)方法，利用每個(gè)距離門(mén)的數(shù)據(jù)估計(jì)該距離門(mén)偏離波束中心的俯仰角度，從這些角度隨距離的變化規(guī)律中估計(jì)雷達(dá)高度；基于多波位模式的估計(jì)方法，在多個(gè)擦地角下錄取回波并估計(jì)作用距離，通過(guò)聯(lián)立方程組，消除擦地角誤差，并解算出雷達(dá)高度。這三種估計(jì)方法的可行性和估計(jì)精度都經(jīng)過(guò)了驗(yàn)證，為雷達(dá)高度測(cè)量提供了一種有效途徑。4、提出了

8、大前斜SAR幾何校正中的插值方法針對(duì)傳統(tǒng)二維sinc插值導(dǎo)致地距圖像質(zhì)量下降的問(wèn)題，推導(dǎo)了斜距圖像點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)及其二維頻譜，分析了點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)二維旁瓣不垂直的特點(diǎn)，給出了其二維頻譜發(fā)生折疊的條件，并提出了改進(jìn)的二維sinc插