双基前视合成孔径雷达自聚焦算法研究

作     者：郑茂鸿 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李文超

授予年度：2018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：双基前视SAR 运动误差 方位空变 参数估计 参数均衡 自聚焦 

摘      要：在全天候全天时自主着陆、自主导航等应用领域,对雷达前视成像能力的需求强烈。双基SAR收发分置,能够在接收站前方形成等距离线和等多普勒线的准正交分割,具备前视成像潜力,因而成为目前的研究热点。然而相比于单基SAR,双基SAR运动自由度更大,误差来源更多,运动误差的补偿更加重要。自聚焦,指从回波数据中提取运动误差并补偿的方法,是双基前视SAR获得高分辨图像的关键环节。本文围绕双基前视SAR自聚焦涉及到的回波建模、误差影响、参数均衡、误差提取等内容,主要进行了以下工作:1、建立了双基前视SAR几何模型和回波信号模型,推导了点目标的斜距历史表达式,在理想条件下分析了前视模式下双基SAR斜距规律,以及多普勒信号特性,仿真分析了双基前视SAR运动误差影响,为后续自聚焦算法研究奠定了理论基础。2、针对双基前视SAR时域线性走动校正引入的多普勒参数方位空变问题,分析了空变规律,将方位信号建模为多分量多项式信号,研究了基于修正WVD的多分量多项式信号参数估计方法,为之后的自聚焦方案提供了前提条件。3、研究了非理想条件下非线性调频变标方位空变参数均衡方法。该方法在估计方位多分量多项式信号参数的基础上,利用估计得到的参数首先进行最小二乘拟合,得到空变多普勒参数关于方位坐标的解析关系,然后构建扰动函数,通过非线性调频变标理论,实现了非理想条件下方位空变多普勒参数的均衡。4、在均衡方位空变多普勒参数的基础上,研究了一种基于图像对比度最优的相位误差提取方法。该方法将首先采用坐标下降法将高维空间相位误差的搜索过程转换为对各方位单元相位误差分别进行一维搜索的过程,然后采用多维投影方法将相位误差一维搜索问题转化为四次多项式求根问题。相比于已有方法,本方法相位误差估计无阶数限制,同时极大的提高了运算效率。上述所涉及的方法都通过了仿真测试。