论文部分内容阅读
近几十年来,随着硬件条件和数字信号处理技术的不断提升,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)得到了迅速的发展和广泛的应用,并且高分辨率成为成像雷达的必然发展趋势。SAR/ISAR的距离分辨率与信号带宽成反比,因而在常规信号体制下,高分辨率要求发射信号具有较大的带宽,这使得A/D器件要具有很大的瞬时带宽和采样率,大大地增加了硬件成本。频率步进(Stepped frequency,SF)波形是近年来高分辨雷达中广泛应用的一种波形。它发射一组具有不同载频的脉冲信号,通过距离像合成法来获取高分辨距离像,其能在获得高分辨距离像的同时减小系统的瞬时带宽。但是由于频率步进信号在脉冲串内不满足“停-走-停”的假设,所以SF-SAR和SF-ISAR的关键问题都是如何消除脉间的距离差。为此,本文围绕SF-SAR和SF-ISAR的成像问题展开深入的研究。在SF-SAR距离像补偿方面,本文建立了频率步进SAR的几何模型和信号模型,给出了频率步进回波信号的二维矩阵形式和三维矩阵形式;然后利用二维矩阵形式和驻定相位原理(Principle of Stationary Phase,POSP)导出了距离差补偿因子的频域表达式,得到高分辨一维距离像(High Resolution Range Profile,HRRP)的表达式。在SF-SAR成像算法方面,分析了两种不同的成像过程:一种是“先合成HRRP后成像补偿”,另一种是“先成像补偿后合成HRRP”。针对第一种成像过程,利用一维距离像的表达式推导了两种能够应用于SF-SAR成像的改进RD算法,并分析补偿误差。针对第二种成像过程,本文提出基于二维频域补偿的SF-SAR成像算法;该算法比第一种过程简单,其能在二维频域同时补偿距离差和距离徙动。在SF-ISAR成像算法方面,首先建立了频率步进ISAR的信号模型,并对SF-ISAR的帧内运动补偿问题进行描述,然后提出一种基于运动参数解耦和递推估计的ISAR成像方法。该方法通过时域二维相关和耦合方程将二维搜索问题转化成一维搜索问题,之后用参数递推的方法估计出精确运动参数。在整个成像过程中,该方法只需进行一次一维搜索,大大减小了计算量。仿真验证了该方法的有效性。