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双站SAR是发射系统和接收系统分置于不同平台上的新型SAR系统。较单站SAR而言,双站SAR构型灵活多变,接收机可以隐蔽工作,安全性好,并且可以获取地物不同角度的散射信息,在军事和民用上都有着广阔的应用前景。近些年来,双站SAR已成为国际上的研究热点之一。
由于双站SAR收发分置,其距离历程较单站SAR复杂,误差来源也增多,给双站SAR的成像处理带来了很大难度。基于FFT技术的频域算法难以适应复杂多变的双站SAR构型,而基于时域的BP算法却对双站SAR的任意复杂构型具有普遍的适应性,但是传统BP算法计算量巨大,制约了其在工程中的应用。本论文主要研究双站SAR的快速BP算法,以为任意复杂构型双站SAR的成像提供精确、高效的处理算法。
本文首先建立了双站SAR信号模型,分析了双站SAR信号及分辨率的二维空变特点,并指出了双站SAR技术中需要解决的同步问题,为后文的研究分析奠定了基础。
随后,论文深入研究了传统BP算法的成像原理,对BP算法的不同实现方式进行了分析比较,对影响BP算法成像精度的误差源进行了总结、分类,并分别做了深入分析。同时研究指出了BP算法的超分辨率特性,并进行了仿真验证。
在此基础上,本文针对单站快速BP算法中最具普适性且精度、效率俱佳的基于因式分解的快速BP算法(FFBP)进行了深入研究,并对坐标系的选取,采样率的确定,以及FFBP实现的各个步骤细节进行了详细说明。并进一步通过对双站SAR构型的分析将FFBP算法推广到双站SAR成像中,提出了双站SAR的FFBP(即BFFBP)算法,并给出了具体实现方法,通过仿真实验验证了快速BP算法的有效性。
利用本论文研究的成像算法,对中科院电子所的国内首次机载X波段双站SAR一站固定模式实验的实测数据进行了处理,得到了良好的处理结果,验证了本文方法的有效性。