合成孔徑雷達原始回波頻域模擬算法研究.pdf

1、合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像具有全天時、全天候獲取高分辨圖像的能力，已廣泛的用于軍事和民用領域。合成孔徑雷達回波模擬技術是一種通過計算機仿真來模擬合成孔徑雷達回波的技術，它對于SAR成像算法，SAR圖像處理，以及SAR系統(tǒng)參數(shù)設計等都具有十分重要的作用，隨著合成孔徑雷達的觀測區(qū)域不斷增大，SAR回波的頻域快速模擬方法越來越受到重視，傳統(tǒng)的頻域算法都是基于理想條件下推導，而隨著合成孔徑雷達逐

2、步向高分辨、多平臺等方向發(fā)展，傳統(tǒng)的頻域回波模擬算法已經(jīng)不能滿足要求，需要有新的模擬算法保證不同模式下所產(chǎn)生的SAR回波信號的準確性以及高效性。
　　本文系統(tǒng)的研究了SAR回波頻域模擬方面的關鍵問題，分別從變速運動SAR的回波模擬，超寬帶SAR的回波模擬以及雙站SAR的回波模擬等幾個方面展開了研究，并通過計算機仿真對回波模擬算法進行了驗證，本論文的主要研究內容包括以下幾個方面：
　　1)對于變速運動雷達平臺，其二維頻域表達式

3、較一般理想的勻速直線SAR更為復雜。針對此問題基于級數(shù)反演法提出了一種變速運動SAR回波二維頻域模擬快速算法。算法分析了變速運動模式SAR的幾何模型，并通過級數(shù)反演法，得到了較為準確的信號二維頻譜表達式，并分析了變速運動SAR的距離空變性，給出了模擬空變性的函數(shù)，保證了大場景SAR回波數(shù)據(jù)的高相位精度。運算量分析表明，該算法可以大大的提高SAR回波的仿真速度，且仿真場景越大，其效率越高。最后通過仿真證明了該算法的準確性以及高效性。

4、>　　2)針對頻域回波模擬算法很難準確的添加運動誤差的問題，提出了一種對運動誤差進行模擬的大場景SAR回波頻域模擬快速算法。算法利用矢量表達式對瞬時斜距重新整理，分析了運動誤差對瞬時斜距的影響，明確了小斜視模式下影響回波質量的主要運動誤差分量，并采用運動誤差兩步模擬的方法，首先模擬了不隨距離變化的大的運動誤差分量，然后模擬了大場景情況下隨距離變化的小的運動誤差的空變分量，從而完成曲線軌跡SAR回波數(shù)據(jù)的精確仿真。該算法能夠在保證高的相位

5、精度情況下大大的提高仿真速度，仿真結果證明了該算法的有效性。
　　3)針對超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)SAR工作頻段低，發(fā)射帶寬大，大累積角長孔徑，大距離徙動等特點，提出了一種超寬帶SAR高效原始回波數(shù)據(jù)模擬算法。算法研究了 UWB-SAR的信號模型，在方位時域模擬了不隨距離空變的距離徙動，重新推導了 UWB-SAR系統(tǒng)的二維頻域傳遞函數(shù)，并對距離空變性進行了研究，實現(xiàn)了超寬帶SAR原始回波數(shù)據(jù)的精確仿真。仿真

6、實驗證明了該算法的高效性以及實用性。
　　4)分析了地球、月球以及環(huán)月衛(wèi)星的軌道構型，提出了一種新的雙基SAR構形——地星雙基合成孔徑雷達的概念，給出了地星雙基SAR系統(tǒng)模糊函數(shù)的定義，推導了其模糊函數(shù)的表達式，依據(jù)此式，對發(fā)射站處于地球不同位置的地星雙基SAR進行了計算機仿真。仿真結果表明地星雙基SAR的模糊函數(shù)不僅由發(fā)射信號的帶寬和合成孔徑時間決定，還與發(fā)射站在地球上所處的位置以及雙站構型有關。研究了地星雙基SAR的幾何模型，