一站固定式双站低频UWB SAR成像处理技术研究

【摘要】：一站固定式双站低频超宽带合成孔径雷达(One-Stationary Low Frequency UWB BiSAR,OS LF UWB BiSAR)是指具有一个移动发射(接收)平台和一个固定接收(发射)平台,并且采用低频超宽带信号的BiSAR系统。与传统单站低频SAR相比,OS LF UWB BiSAR具有安全性高,抗干扰性强,获取信息量大等优势,拥有很大的应用前景,近年来引起了广泛的关注。本文开展了OS LF UWB BiSAR成像技术相关的研究,主要包括四个方面:系统特性分析、频域成像算法研究、运动补偿研究和时频同步技术研究。在系统特性分析方面,建立了OS LF UWB BiSAR系统的空间几何模型,推导了点目标回波信号模型及其二维频谱,分析了系统斜距历程、耦合性和空间分辨率等,为进一步研究奠定了理论基础。在成像算法研究方面,首先分析了OS LF UWB BiSAR成像特点,推导了其距离多普勒频谱。在此基础上,介绍了NLCS(Non-Linear Chirp Scaling,NLCS)成像算法,并分析了低频超宽带信号下NLCS操作中二阶泰勒展开导致的高阶相位误差对成像的影响。最后根据分析结果,提出了适用于OS LF UWB Bi SAR的一种改进NLCS算法。运动补偿研究方面,首先研究了OS LF UWB BiSAR运动误差模型,分析了运动误差的主要构成。然后,基于单站SAR经典平动误差补偿方法,推导了结合NLCS算法的OS LF UWB Bi SAR平动误差补偿方法。最后,提出了一种基于非均匀快速傅里叶变换(Non-Uniform Fast Fourier Transform,NUFFT)的航向速度误差补偿方法。在同步技术研究方面,首先分析了OS LF UWB BiSAR系统时间同步问题,对时间同步误差进行了定量分析,从理论上推导了时间同步误差对成像的影响,并给出了量化的同步指标。然后分析了OS LF UWB BiSAR系统频率同步问题,建立了频率同步误差模型,分析了不同类型频率同步误差对成像结果的影响。最后研究了基于GPS信号实现时间和频率同步的方法,并利用具体实验,验证了该方法的有效性。
【关键词】：双站低频UWB SAR NLCS算法 运动补偿 同步技术
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN957.52