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SAR自聚焦，星载ScanSAR成象和有源相控阵天线研究

作　者: 丁丁
导　师: 王贞松
学　校: 中国科学院电子学研究所
专　业: 通信与信息系统
关键词: 遗传自聚焦算法 星载扫描模式合成孔径雷达 成象处理算法 有源相控阵天线设计
分类号: TN821.8
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
下　载: 510次
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内容摘要


本文主要研究了合成孔径雷达自聚焦算法、星载扫描模式合成孔径雷达成象和星载扫描模式合成孔径雷达天线设计三个方面的内容。 在对合成孔径雷达自聚焦方法的研究中，本文用Matlab语言实现了Mapdrift算法、PGA算法及最优对比度算法，验证了它们的正确性。本文还提出了一种高鲁棒性的遗传自聚焦算法，并将这种新算法应用于实际L-SAR回波的成象，得到了很好的成象效果。另外，本文还提出了Mapdrift自聚焦算法在合成孔径雷达实时成象处理器上的一种具体实现方案。 根据扫描模式合成孔径雷达的时频域特点，通过对不同成象方法及加拿大RadarSAT扫描模式雷达实际回波数据的理解，本文以c语言实现了分块的R—D算法、全孔径R—D算法、SPECAN算法、改进的CS算法等几种适合于扫描模式回波成象的算法，在算法实现过程中结合实际数据讨论了抑制点目标回波旁瓣、实现快速距离走动校正、减弱Scalloping效应、减小距离模糊、抑制方位向重影、准确估计多普勒中心频率等问题，并在成象过程中加以应用。本文还提出了实现高效的无需CTM的快速二维FFT算法的方案，通过模拟对其性能进行了分析。 本文从雷达工作模式、模糊度、分辨率及信噪比等几个方面研究了适合于合成孔径雷达的有源相控阵天线波束调节方式和波束赋形特点，以此为依据设计了一种适合于二条带高分辨率扫描模式星载合成孔径雷达的有源相控阵天线并计算验证了设计结果。另外，本章还研究了有源相控阵天线的可靠性问题，提出了利用冗余设计提高天线可靠性的方法，显著的提高了有源相控阵天线的工作寿命。

全文目录


第一章 引言  11-17
  1．1 合成孔径雷达发展及现状  11-12
  1．2 论文的主要内容及结构安排  12-14
  1．3 论文的主要贡献  14-17
    参考文献  16-17
第二章 星载合成孔径雷达原理  17-31
  2．1 合成孔径雷达原理简介  17-21
    2．1．1 合成孔径雷达基本工作模式  17-18
    2．1．2 SAR回波信号与脉冲压缩  18-21
  2．2 合成孔径雷达正侧视空间几何模型与多普勒参数  21-26
  2．3 合成孔径雷达分辨率分析  26-27
  2．4 合成孔径雷达距离向和方位向的耦合，距离迁移和聚焦深度  27-31
    2．4．1 合成孔径雷达的距离迁移  27-28
    2．4．2 合成孔径雷达的聚焦深度  28-30
    参考文献  30-31
第三章 合成孔径雷达自聚焦方法的研究与实验  31-63
  3．1 常用合成孔径雷达自聚焦算法原理及实现  32-41
    3．1．1 Mapdrift算法  32-35
    3．1．2 PGA算法  35-39
    3．1．3 最大对比度自聚焦算法  39-41
  3．2 提高自聚焦算法鲁棒性的措施与遗传自聚焦算法  41-55
    3．2．1 提高自聚焦算法鲁棒性的措施  41-43
    3．2．2 高鲁棒性的遗传自聚焦算法  43-55
  3．3 LSAR实时成象处理器自聚焦算法的选择及实时实现方法  55-63
    3．3．1 LSAR实时成象处理器自聚焦算法的选择  55-56
    3．3．2 L-SAR实时成象处理器简介  56-57
    3．3．3 实时成象处理器各部分处理时限分析  57-58
    3．3．4 Mapdrift自聚焦算法在方位向处理板上的位置及实现方法  58-61
    参考文献  61-63
第四章 星载扫描模式合成孔径雷达及成象  63-102
  4．1 合成孔径雷达扫描模式介绍  63-64
  4．2 合成孔径雷达斜侧视模型  64-70
    4．2．1 卫星轨道与地球模型  64-67
    4．2．2 多普勒参数与地球卫星轨道的关系  67-69
    4．2．3 斜侧视等效模型  69-70
  4．3 ScanSAR回波信号  70-72
  4．4 RadarSAT中的ScanSAR工作模式介绍  72
  4．5 常用ScanSAR成象方法研究及实现  72-89
    4．5．1 单独处理每个Burst的RD算法  73-79
    4．5．2 全孔径RD  79-83
    4．5．3 SPECAN算法  83-86
    4．5．4 Chirp Scaling算法  86-89
  4．6 不用CTM的FFT及SAR成像算法  89-93
  4．7 ScanSAR的距离模糊、方位模糊与成像中重影产生的研究  93-102
    4．7．1 ScanSAR的距离模糊和方位模糊  93-97
    4．7．2 ScanSAR成象产生方位向重影问题的研究  97-100
    参考文献  100-102
第五章 星载合成孔径雷达有源相控阵天线研究  102-120
  5．1 矩形平面阵天线分析  102-107
    5．1．1 矩形平面阵天线介绍  102-104
    5．1．2 矩形平面阵天线指向，相控阵原理  104-105
    5．1．3 矩形平面阵天线的方向性系数与增益  105-107
  5．2 合成孔径雷达对天线特性的要求  107-109
    5．2．1 合成孔径雷达系统距离向及方位向分辨率对天线的要求  107
    5．2．2 合成孔径雷达系统信噪比对天线的要求  107-108
    5．2．3 合成孔径雷达距离向模糊度及方位向模糊度对天线的要求  108
    5．2．4 合成孔径雷达工作模式对天线的要求  108-109
  5．3 星载合成孔径雷达有源相控阵天线的波束设计  109-115
    5．3．1 天线距离向主瓣宽度及指向设计  110-111
    5．3．2 天线方位向主瓣宽度设计及赋形  111-113
    5．5．3 天线的增益  113-114
    5．3．4 天线方向图特性与合成孔径雷达距离、方位模糊  114-115
  5．4 星载SAR有源相控阵天线可靠性设计  115-118
    5．4．1 星载SAR有源相控阵天线的可靠性要求  115-116
    5．4．2 有源相控阵天线在部分组件损坏时的性能计算  116-117
    5．4．3 提高有源相控阵天线工作可靠性的措施  117-118
  5．5 星载合成孔径雷达有源相控阵天线新技术  118-120
    参考文献  119-120
第六章 结束语  120-122
  6．1 论文工作总结  120
  6．2 进一步的工作及展望  120-122
致 谢  122

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 天线 > 天线：按工作原理分 > 相控阵天线
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