星載低軌_地球同步軌道SAR成像算法研究

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1、財(cái)你５我功專(zhuān)ｆ博士學(xué)位論文肇Ｉ星載低軌／地球同步軌道ＳＡＲ成像算法研究＾作者姓名指導(dǎo)教師姓名＇職稱(chēng)張林讓教授＿＿—西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作及取得的研宄成果，。盡我所知除了文中特別加以標(biāo)注和致謝，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研宄成果中所羅列的內(nèi)容以外；也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料一。與我同工作的同事對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表

2、示了謝意．一學(xué)位論文若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)切法律貴任。ｌ＇－本人簽名：日期：？ｂＨ西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱，、借閱論文；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容允許采用影印，、縮印或其它復(fù)制手段保存論文同時(shí)本人保證結(jié)合學(xué)位論文研宂成果完成的論文、發(fā)明專(zhuān)利等成果，署名單位為西安電子科技大學(xué)。保密的學(xué)位論文在＿年解密后適用本授權(quán)書(shū)。＂＿本人簽名：１＾導(dǎo)師簽名

3、：＾卜日期：ｙ＂Ｗ卜…日期：Ｍ學(xué)校代碼10701學(xué)號(hào)1302110039分類(lèi)號(hào)TN958密級(jí)公開(kāi)西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文星載低軌/地球同步軌道SAR成像算法研究作者姓名：郭蘋(píng)一級(jí)學(xué)科：信息與通信工程二級(jí)學(xué)科：信號(hào)與信息處理學(xué)位類(lèi)別：工學(xué)博士指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：張林讓教授學(xué)院：電子工程學(xué)院提交日期：2016年9月StudyonImagingAlgorithmsforSpaceborneLEO/GEOSARAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirement

4、sforthedegreeofDoctorofPhilosophyinSignalandInformationProcessingByGuoPingSupervisor:ZhangLinrangTitle:ProfessorSeptember2016摘要摘要隨著應(yīng)用需求對(duì)成像性能要求的不斷提高，針對(duì)星載合成孔徑雷達(dá)(SyntheticApertureRadar,SAR)的研究逐步朝著高分辨率、寬測(cè)繪帶、多模式等方向推進(jìn)。當(dāng)分辨率較高或者運(yùn)行軌道高度較高時(shí)，由于受到地球自轉(zhuǎn)的影響，衛(wèi)星將沿三維空間曲線運(yùn)動(dòng)，最終導(dǎo)致傳統(tǒng)成像模型及成像算法無(wú)法正常工作。我們從對(duì)星載SAR的成像

5、幾何模型重新構(gòu)造開(kāi)始，重點(diǎn)圍繞星載低軌SAR(LowEarth-OrbitSAR,LEO-SAR)及地球同步軌道SAR(GeosynchronousSAR,GEO-SAR)中的距離-方位耦合，頻譜混疊及空變特性等問(wèn)題展開(kāi)研究。各章主要工作概括如下：1.在高分辨或大場(chǎng)景情形下，星載SAR的運(yùn)動(dòng)軌跡并不是一個(gè)嚴(yán)格的直線而是一個(gè)三維空間曲線，因而常規(guī)基于勻速直線假設(shè)的星載SAR模型存在較大誤差。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，利用矢量運(yùn)算及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換建立了精確的星-地幾何模型，深入的剖析了影響星載SAR建模的若干因素，推導(dǎo)了星載SAR的多普勒和分辨率等系統(tǒng)參數(shù)的精確表達(dá)式，為后續(xù)的系統(tǒng)參數(shù)及算法設(shè)

6、計(jì)奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)星載SAR“走-?！蹦Ｐ筒贿m用的問(wèn)題，提出了一種“等效中點(diǎn)”距離模型。根據(jù)收-發(fā)幾何關(guān)系，對(duì)雙程時(shí)延表達(dá)式進(jìn)行精確推導(dǎo)，并利用“等效中點(diǎn)”距離歷程對(duì)收發(fā)雙程距離歷程等效處理，大大降低了星載SAR模型的復(fù)雜度，且該模型考慮了衛(wèi)星曲線飛行軌跡的影響，相比基于勻速直線飛行的星載SAR非“走-停”模型，其精度更高、適用性更強(qiáng)。2.針對(duì)大斜視情形下星載BS-SAR的成像聚焦問(wèn)題，從統(tǒng)一化的角度進(jìn)行研究，提出了一種通用的波數(shù)域成像處理算法(Omega-KAlgorithm,ωKA)。首先對(duì)斜視情況下包括聚束、滑動(dòng)聚束、方位波束掃描(TerrainObservatio

7、nbyProgressiveScans,TOPS)等多種工作模式的分析和總結(jié)，構(gòu)造了統(tǒng)一的BS-SAR的信號(hào)模型。然后，對(duì)大斜視及波束指向變化給多普勒頻率及方位維帶寬等回波特性帶來(lái)的影響進(jìn)行了分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)常規(guī)兩步處理技術(shù)進(jìn)行修正使其適用于大斜視BS-SAR的信號(hào)處理。最后，通過(guò)對(duì)預(yù)處理前后的二維頻譜對(duì)比分析，利用傅里葉變換時(shí)移及頻移的性質(zhì)，推導(dǎo)了經(jīng)過(guò)預(yù)處理后精確的斜視兩維頻譜表達(dá)式，即應(yīng)用于斜視情況的ωKA的精確的參考匹配函數(shù)表達(dá)式，并利用該參考函數(shù)完成對(duì)場(chǎng)景的聚焦處理。該方法充分的考慮了斜視角及波束指向變化的影響，