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1、大前斜SAR成像技術研究李英賀2016年1月中圖分類號：TN958UDC分類號：621.396.9大前斜SAR成像技術研究作者姓名李英賀學院名稱信息與電子學院指導教師曾濤研究員答辯委員會主席楊健教授申請學位工學博士學科專業(yè)目標探測與識別學位授予單位北京理工大學論文答辯日期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：所提交的學位論文是我本人在指導教師的指導下進行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外，學位論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北
3、京理工大學或其它教育機構的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學博士學位論文摘要大前斜合成孔徑雷達（SyntheticApertureRadar，SAR）具有提前探測目標的能力，與正側視SAR相結合，可以大大增加SAR的靈活性和可探測的角度范圍，并且能夠獲得目標多角度的散射特性，增加雷達對目標的識別能力，在多個領域尤其是軍事偵察方面有著重要應用。大前斜SAR的主要特點是距離徙動大，導致距離向和方位向的二維耦合嚴重，并且大前斜
4、SAR所搭載的平臺往往具有運動復雜、慣導精度低等特點，傳統(tǒng)的SAR成像技術已不能滿足其需求。因此，本文針對大前斜SAR成像的特點，從成像算法、參數(shù)估計方法以及幾何校正方法等幾個方面進行了深入研究。論文的研究內容和創(chuàng)新成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、提出了大前斜SAR成像算法針對距離向和方位向的二維耦合問題，通過在方位時域進行距離走動校正的方法實現(xiàn)二維去耦合；針對距離徙動的方位空變性，提出了時頻域聯(lián)合校正的方法，通過頻域分塊并變換到時域，將同一方位頻率處不同目標的信號在時域分開，然后在時域分別進行距離徙動校正，解決了方位依賴的距離徙動校
5、正問題；針對方位調制的方位空變性問題，利用子孔徑情況下目標在方位頻域的支撐域不同的特點，提出了頻域非線性變標的方法，通過在頻域乘以高次相位補償方位調制的方位空變性，然后在時域乘以統(tǒng)一的去斜函數(shù)并傅里葉變換，解決了方位聚焦的問題。該成像算法已經過實測數(shù)據(jù)驗證，成功處理出高分辨率大前斜SAR圖像。2、提出了成像參數(shù)方位空變性估計和補償方法針對大前斜SAR慣導精度低的問題，提出了基于擴展MAM法的方位聚焦參數(shù)（方位調制的二次、三次及四次相位系數(shù)）及其方位空變性的估計方法，利用短時傅里葉變換實現(xiàn)方位向的滑窗相關，獲得兩幅子視圖像中不同位置的相
6、對偏移量，從而估計出方位聚焦參數(shù)及其方位空變性，估計結果可以直接應用到成像算法中，解決了成像參數(shù)不準確情況下的聚焦問題；針對成像算法無法補償成像參數(shù)高次方位空變性的問題，提出了基于圖像域的補償方法，利用圖像域加窗并變換到時域的方法，實現(xiàn)不同目標分別補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題。利用實測數(shù)據(jù)驗證了所提方法在實際應用中的有效性。3、提出了基于SAR回波的雷達高度估計方法針對雷達高度誤差導致地距圖像存在幾何畸變的問題，提出了三種基于SAR回I北京理工大學博士學位論文波的雷達高度估計方法：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、差兩個通道）的方法以及基于多波位模式的方法。基于多普勒中心的估計方法，利用多普勒中心隨距離的變化規(guī)律與雷達高度的關系，從多普勒中心隨距離的曲線擬合系數(shù)中解算雷達高度；基于俯仰和差通道的估計方法，利用每個距離門的數(shù)據(jù)估計該距離門偏離波束中心的俯仰角度，從這些角度隨距離的變化規(guī)律中估計雷達高度；基于多波位模式的估計方法，在多個擦地角下錄取回波并估計作用距離，通過聯(lián)立方程組，消除擦地角誤差，并解算出雷達高度。這三種估計方法的可行性和估計精度都經過了驗證，為雷達高度測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傳統(tǒng)二維sinc插值導致地距圖像質量下降的問題，推導了斜距圖像點擴展函數(shù)及其二維頻譜，分析了點擴展函數(shù)二維旁瓣不垂直的特點，給出了其二維頻譜發(fā)生折疊的條件，并提出了改進的二維sinc插
