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基于临近空间的SAR系统及成像研究

作　者: 谢寅
导　师: 李佳
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 临近空间合成孔径雷达布站方式成像算法误差容限运动补偿
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

临近空间是新兴的一个研究热点,在临近空间建立雷达系统平台是其中的重点。本文对临近空间SAR系统的构建、布站方式进行了详细的分析和论述,同时成像,运动补偿方面进行了一些理论研究以及仿真实现。主要工作和成果如下：1.提出了基于临近空间的SAR系统平台。指出雷达系统需要有高频率稳定度的本振基准频率,天线子系统须受到平台控制系统的实时监控；确立了数据处理＼传输系统进行预处理再下传的机制；平台控制系统需要与地面系统建立良好的通信机制,同时对雷达系统进行实时的控制。2.对临近空间SAR系统的单基站、双基站和分布式多基站布站方式进行了初步的分析。指出单基站SAR相比机载SAR抗干扰强；相比星载SAR发射功率小,分辨率高的优点；并提出可建立组网模式；临近空间双基站回波随距离的衰减小,作用距离远,抗截获功能好,但同步性要求高、运动补偿复杂,并分析了其多种配对方式的优缺点；分布式多基站SAR能获得更高质量的图像、对地面动目标检测也有很好的效果、适合干涉SAR成像。3.重点针对临近空间SAR的斜视模式进行了详细的研究,指出在斜视角下合成孔径长度须考虑其精确表达式。从SAR.回波信号本身出发进行详细的分析推导,确立了先去距离走动、距离压缩,采取NCS方式进行三次相位滤除、剩余距离徙动校正以及二次距离压缩,完成方位向压缩和方位平动相位校正的成像算法。4.详细研究了临近空间SAR斜视模式的运动误差。指出侧向误差在临近空间的主要形式是摆动误差,给出了斜视模式下航迹误差的恒定扰动速度和余弦扰动速度以及侧向摆动误差的误差容限；进行了误差补偿分析,指出航迹误差可采用雷达斜视角近似分析,侧向误差不能忽视瞬时斜视角的变化；最后给出了基于运动补偿的成像算法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 临近空间SAR  10-11
  1.3 本文结构  11-13
第二章临近空间SAR系统设计  13-25
  2.1 临近空间SAR系统整体构造  13-18
    2.1.1 雷达系统  14-16
    2.1.2 数据处理/传输系统  16-17
    2.1.3 平台控制系统  17
    2.1.4 地面系统  17-18
  2.2 临近空间SAR布站  18-24
    2.2.1 临近空间单基站SAR  18-21
    2.2.2 临近空间双基站SAR  21-23
    2.2.3 分布式多基站SAR  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章临近空间单基站SAR成像  25-43
  3.1 单基站SAR成像原理简介  25-29
    3.1.1 基本成像原理  25-27
    3.1.2 距离徙动和聚焦深度  27-29
  3.2 临近空间单基站SAR回波模型  29-34
    3.2.1 斜距几何模型  29-30
    3.2.2 回波表达式  30-31
    3.2.3 大斜视角以及大合成孔径时间的影响  31-34
  3.3 成像算法  34-40
    3.3.1 去距离走动及距离压缩  34-36
    3.3.2 二维频谱分析  36-37
    3.3.3 NCS处理  37-40
  3.4 点目标仿真  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章临近空间SAR运动误差分析及补偿  43-60
  4.1 运动误差影响和补偿方式  43-44
  4.2 运动误差下的回波  44-46
    4.2.1 运动误差下的斜距  44-46
    4.2.2 基于误差的回波模型  46
  4.3 运动误差分析  46-58
    4.3.1 航迹方向误差  47-54
      4.3.1.1 误差容限分析  48-53
      4.3.1.2 误差补偿分析  53-54
    4.3.2 侧向误差  54-58
      4.3.2.1 误差容限分析  54-56
      4.3.2.2 误差补偿分析  56-58
  4.4 点目标仿真  58-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章总结与展望  60-62
  5.1 论文工作总结  60-61
  5.2 下一步工作  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  66

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