線陣三維SAR成像技術(shù)研究.pdf

1、線陣三維合成孔徑雷達(dá)（Liner Array Three Dimensional SAR,LASAR）成像技術(shù)作為一種新體制雷達(dá)成像技術(shù)，能夠獲取目標(biāo)三維散射信息，對目標(biāo)進(jìn)行三維立體成像。常規(guī)的線陣三維 SAR成像算法，其跨航向分辨受限于Nyquist采樣定理和陣列柵瓣的影響，要求陣元均勻分布且陣元間距盡可能小，導(dǎo)致陣元數(shù)目過多，且傳統(tǒng)算法跨航向分辨函數(shù)旁瓣較高，同時(shí)受到瑞利極限的限制導(dǎo)致系統(tǒng)分辨率下降。針對以上缺點(diǎn)，本文以現(xiàn)代譜估計(jì)理

2、論和壓縮感知理論為出發(fā)點(diǎn)，利用少量陣元構(gòu)造的非均勻稀疏陣列，分別研究了基于現(xiàn)代譜估計(jì)技術(shù)和基于壓縮感知技術(shù)的線陣三維 SAR成像方法，合理設(shè)計(jì)陣列分布構(gòu)型,在減少陣元數(shù)目的條件下，有效地抑制了成像旁瓣，提高了跨航向分辨力，同時(shí)擴(kuò)大了無模糊成像范圍。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）針對均勻陣列SAR系統(tǒng)，分析了基于正下視單發(fā)多收（Single Input MultiOutput, SIMO）模式下的三維成像原理，分析了回波信息及

3、距離歷史，并基于波數(shù)推導(dǎo)了LASAR的系統(tǒng)分辨率及其空變特性。研究線陣三維SAR系統(tǒng)的線性回波模型，并構(gòu)建多維回波矩陣表示形式。進(jìn)一步研究并分析了基于波束形成技術(shù)和基于傅里葉變換的線陣三維SAR成像實(shí)現(xiàn)方法。
　?。?）針對均勻陣列SAR的局限性，分析柵瓣出現(xiàn)機(jī)理，提出兩種有效避免柵瓣的非均勻線陣構(gòu)型：互質(zhì)嵌套陣列和隨機(jī)分布陣列，改善了線陣SAR的性能。在非均勻線陣三維SAR構(gòu)型基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了基于迭代自適應(yīng)譜估計(jì)（Iterativ

4、e Adaptive Approach，IAA）三維SAR成像算法，實(shí)驗(yàn)證明了該算法性能的優(yōu)越性，不僅能夠提高分辨能力，也可以有效減少陣元數(shù)目，同時(shí)擴(kuò)大無模糊成像范圍。進(jìn)一步，綜合考慮噪聲等影響因素，提出了改進(jìn)的基于噪聲信號聯(lián)合協(xié)方差矩陣的IAA算法，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)算法具有更好的抗噪性能，同時(shí)對成像區(qū)間選取具有更好的適應(yīng)性，不受系統(tǒng)多普勒參數(shù)限制。
　?。?）進(jìn)行線陣三維SAR稀疏特性分析，探究線陣三維SAR的稀疏表示形式。

5、對于三維SAR較大數(shù)據(jù)率，高度分辨能力較低情況，引入壓縮感知理論，提出基于硬門限的OMP重構(gòu)的非均勻稀疏線陣三維SAR成像算法，基于門限的OMP算法通過設(shè)置重構(gòu)信號的幅度閾值，避免了因信號稀疏度未知造成的誤差，并通過仿真驗(yàn)證了算法的可行性。
　　（4）給出了線陣三維SAR回波信號的實(shí)數(shù)域表示模型，引入壓縮感知理論提出稀疏貝葉斯重構(gòu)算法和稀疏梯度投影算法，進(jìn)行了非均勻稀疏線陣三維SAR成像。仿真實(shí)驗(yàn)證明了算法的可行性和優(yōu)越性。