弹载SAR大斜视角成像算法研究

作     者：梅治浩 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕幼新

授予年度：2014年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：弹载合成孔径雷达 大斜视角成像 非匀速直线弹道成像 Matcom 

摘      要：众所周知,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)能够进行距离向和方位向的二维成像,其成像模式是利用电磁波进行主动成像,因此可以不受外界天气环境的影响获取高分辨率雷达图像,目前SAR成像已经很成熟的应用在星载和机载平台上,但是在弹载平台上应用还不太成熟。SAR成像获取的是距离向和方位向的二维信号,与传统的红外成像、激光成像和一维距离成像相比,其具有得天独厚的优势。具体表现在以下几点:其一,可以不受日光辐射、云雾遮挡和其他恶劣天气条件的影响而进行全天候全天时成像;其二,具有一定的穿透能力,选择合适的频段,SAR可以穿透一些天然植被、人工伪装,从而可以探测到伪装的装甲车、坦克和导弹发射井等目标;其三,由于SAR导引头具有方位向信息,因此其能够提供丰富的目标电磁信息,得到散射点的强度和幅度等电磁散射信息,而一维距离成像无法实现这样的目的。鉴于此,本文对弹载合成孔径雷达的斜视成像算法进行了研究,研究的主要内容如下:1.通过对机载SAR正侧视成像算法进行推广,研究了弹载SAR平飞阶段大斜视成像算法,斜视角最大可以达到50°。该算法首先对瞬时斜距方程进行研究分析,利用驻定相位原理推导出这种模式条件下的二维频域表达式,结合时域距离走动校正方法,给出了改进的距离多普勒算法,并用MATLAB对此算法进行了验证仿真,证明算法的有效性。2.研究了弹载SAR俯冲下降阶段(方位向和垂直向存在速度和加速度)和曲线规避阶段(方位向、距离向和垂直向存在速度和加速度)正侧视及斜视成像算法。算法首先对弹载模式下的瞬时斜距进行分析,然后利用泰勒级数展开和级数反演的方法推导了出两种条件下的二维频域表达式,最后在二维频域对信号进行相应的处理,并用MATLAB对该算法进行了仿真验证,证明了算法的可行性。3.设计了一套SAR成像仿真软件。利用Matcom软件将Visual C++和MATLAB进行相关级联,实现联合编程。该成像仿真软件很好地利用了Visual C++的可视化编程能力和MATLAB比较强大的计算能力,并且在成像的时候能够摆脱对MATLAB环境的依赖,具有很好的移植性。最后概括了本文的研究内容以及完成的内容,指出研究课题过程中存在一些不足、需要改进的地方和需要解决的问题。