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偏置相位中心多子带HRWS SAR技术研究

作　者: 马喜乐
导　师: 董臻
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 合成孔径雷达 高分辨大测绘带 偏置相位中心方位多波束 多普勒解模糊 子带并发 多发多收
分类号: V443.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


现代对地观测任务对星载合成孔径雷达(SAR)的高分辨率宽测绘带(HRWS)成像能力提出了越来越高的要求,而传统SAR模式如条带式(Stripmap)、扫描式(ScanSAR)和聚束式(Spotlight)等均不能同时满足高分辨和宽测绘带的要求。偏置相位中心方位多波束(DPCMAB)模式为一发多收模式,能够解决高分辨率和宽测绘带要求之间的矛盾从而实现连续高分大测绘带成像。SAR距离分辨率依赖于信号带宽,而目前星载SAR系统在超大带宽(如X波段2GHz带宽)信号的产生、接收等方面存在很大的困难。步进调频信号带宽合成技术通过多子带信号的数据融合实现距离向超高分辨,显著降低了系统实现超高距离分辨率的难度。将偏置相位中心方位多波束和子带步进调频信号同时发射的信号收发体制相结合,形成多发多收(MIMO)SAR,可以实现二维超高分辨率的宽测绘带星载SAR系统,本文就这种新体制SAR的相关问题展开研究。第二章阐述了DPCMAB原理与方法,对关键误差进行了建模、仿真与分析,对基于特显点的阵列误差估计方法和联合迭代自校正方法进行了分析、比较。第三章分析了DPCMAB系统参数对信号重构性能的影响,提出了基于有源相控阵雷达灵活波束形成能力的自适应阵列配置方法以优化系统性能。第四章研究了子带并发体制的原理以及信号处理方法,分析了子带信号的非完全正交对成像带来的影响,针对虚像问题提出利用正负调频步进频信号对虚像的峰值电平进行抑制,提出了基于特显点的误差补偿方法。第五章阐述了基于DPCMAB与子带并发技术的MIMO HRWS SAR体制,基于这一体制开展了回波模拟、数据融合以及成像处理研究,验证了这种新体制SAR的二维高分辨成像能力。

全文目录


摘要  9-10
Abstract  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 引言  11-12
  1.2 研究现状  12-15
    1.2.1 HRWS 研究现状  12-13
    1.2.2 DPCMAB 研究现状  13-14
    1.2.3 多相位中心MIMO SAR  14-15
  1.3 本文研究内容  15-17
第二章 DPCMAB 信号处理研究  17-38
  2.1 信号模型  17-19
  2.2 信号重构算法  19-23
    2.2.1 DPCA 方法  19-20
    2.2.2 频谱重构算法  20-23
    2.2.3 Capon 最小功率估计  23
  2.3 误差分析  23-31
    2.3.1 通道响应误差分析  24-25
    2.3.2 沿航基线误差分析  25-26
    2.3.3 测速误差与速度变化分析  26-27
    2.3.4 姿态误差分析  27-30
    2.3.5 地球自转影响分析  30-31
  2.4 阵列误差估计  31-36
    2.4.1 基于特显点的估计方法  31-33
    2.4.2 联合迭代自校正算法  33-34
    2.4.2 仿真分析  34-36
  2.5 本章小结  36-38
第三章 DPCMAB 性能分析与阵列配置  38-47
  3.1 DPCMAB 性能分析  38-43
    3.1.1 信噪比（SNR）分析  38-39
    3.1.2 方位模糊度（AASR）分析  39-40
    3.1.3 有效均匀采样  40-41
    3.1.4 仿真分析  41-43
  3.2 自适应阵列配置  43-45
    3.2.1 阵列配置分析  43-45
    3.2.2 自适应阵列配置实例  45
  3.3 本章小结  45-47
第四章 多子带步进调频信号带宽合成  47-64
  4.1 带宽合成原理  47-51
    4.1.1 脉压前带宽合成  48-49
    4.1.2 脉压后带宽合成  49
    4.1.3 步进因子对带宽合成的影响  49-51
  4.2 单孔径SAR 顺序收发带宽合成  51-53
  4.3 多通道子带并发带宽合成  53-59
    4.3.1 子带并发信号模型  54-55
    4.3.2 虚像抑制  55-56
    4.3.3 正负调频步进频信号带宽合成  56-59
  4.4 误差分析与补偿  59-63
    4.4.1 通道响应误差  59-60
    4.4.2 姿态误差  60-61
    4.4.3 方位向配准误差  61-62
    4.4.4 误差补偿  62-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章 偏置相位中心多子带MIMO SAR  64-70
  5.1 收发体制  64-65
  5.2 成像仿真  65-69
    5.3.1 点目标仿真  65-68
    5.3.2 面目标仿真  68-69
  5.3 本章小结  69-70
第六章 结束语  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
作者硕士期间的学术成果  77

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 电子设备 > 雷达
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