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星载合成孔径雷达(SAR)因为它的众多的优点越来越成为研究的热点。回波信号模拟是星载合成孔径雷达模拟技术的基础,它在合成孔径雷达系统和成像算法的研究中,具有十分重要的作用。模拟算法的优劣直接影响着模拟产生的回波信号的真实性,本论文对模拟算法进行了较为全面和深入的研究。
本文侧重条带SAR的回波信号模拟研究,在比较精确的星载SAR轨道模型上,设计点/点阵目标和分布目标模型,分析了时域和频域模拟方法,推导出了相应的回波信号模拟公式。
论文的主要工作如下:
1. 为了模拟得到精确的星载SAR原始数据,本文在计算各时刻星载SAR平台与目标的距离时,采用了精确的数学模型:其中星载SAR平台运动轨迹采用椭圆轨道模型,地球采用椭球体模型,使模拟环境更加接近真实情况。在距离向和方位向,均能产生单个和多个点目标的回波信号。经过计算机模拟仿真,证实了该模型的正确性,为进一步的分析和研究打下了一个坚实的基础。
2. 对卫星姿态抖动而对成像质量的影响进行了分析。根据卫星姿态的偏航、俯仰和横滚三方面的误差进行了建模分析,指出了各自对距离向和方位向天线波束指向的影响。通过数学推导,得到由于卫星的姿态抖动将造成点目标回波中成对回波的出现,同时通过计算机模拟,得到了在不同天线距离向和方位向抖动幅度下,点目标回波剖面图,从而证实了理论的推导。
3. 研究了全极化星载SAR分布目标原始数据模拟方法。传统的极化数据模拟研究主要采用理想化的目标模型和简单的SAR成像几何关系。本文采用椭圆轨道模型和椭球体模型,使得目标模型和成像几何关系更加接近真实情况。将小平面理论和极化理论结合在一起,推导了全极化模拟计算公式,给出了全极化星载SAR分布目标原始数据模拟方法。
4. 学习并使用了STK软件进行星载SAR场景的建立,同时加入了发射机和接收机等一些更加接近真实情况的设备。在得到了卫星与地面成像点的精确斜距之后,将距离弯曲数据与前面的分析进行比较,同时采用经典的成像算法进行成像,得到了比较理想的结果。
相信本文的星载SAR回波信号模拟研究工作对星载SAR的应用和系统研究具有一定的参考和应用价值。