摘要
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)利用平台和目标之间的相对运动合成出一个较大的虚拟孔径，在虚拟孔径内对点目标回波进行相干积累，经数据处理后获得场景的高分辨2维图像。由于其具备全天时、全天候、高分辨、多维度对地观测能力，因而在军事和民用领域均获得了广泛的应用，其中将SAR与导弹等高速平台相结合，进行弹载SAR高分辨率成像已经成为当前的一个研究热点。为了满足导弹这一高速机动平台的观测需求，弹载SAR在制导俯冲阶段常工作在大斜视模式下，为了实现对地面目标的快速成像，弹载SAR一般采用子孔径数据处理方式对回波进行处理。在俯冲段大斜视模式下，3维速度与加速度的存在，使得回波存在着极为严重的距离方位耦合。此外，由于空间斜视角沿着距离维空变，导致距离包络和方位相位存在着剧烈的2维空变。上述原因，使得常规平飞段的SAR成像算法不再适用。因此，对弹载SAR俯冲段大斜视子孔径成像算法的研究具有重要的意义。针对上述成像模式下所面临的问题，本文开展了如下三个方面的技术研究。 1、研究了一种3维等效球体解析模型。本文在距离向预处理中采用了一种将线性距离去走动(LinearRangeCellMigrationCorrection,LRCMC)、加速度补偿(AccelerationCompensation,AC)和梯形变换(KeystoneTransformation,KT)相结合的处理方式，彻底消除了LRCM并进行了加速度补偿。通过对一致距离徙动校正(BulkRangeCellMigrationCorrection,BRCMC)后回波的距离-方位2维空变特性的分析，构建用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波空变特性的3维等距球体解析模型。经仿真验证，该等效球体模型相比于现有的距离模型，对目标波束中心斜距的方位空变特性以及多普勒参数的方位空变特性有着更加精确的描述。 2、研究了一种方位空变的距离包络校正方法。基于1中的模型，本文对空变的RCM解析表达式进行了重新推导，并基于对距离向预处理后残余高阶进行了分析，提出了一种空变包络校正方法。仿真结果证明，该方法可以有效校正残余的高阶空变RCM，使得回波的距离历程位于同一距离单元内，从而实现距离向良好的压缩结果，适合弹载SAR俯冲段成像算法中的距离向处理。 3、研究了一种方位空变的多普勒相位校正方法。针对弹载SAR俯冲段成像中多普勒相位的空变问题，本文根据3维等效球体模型，对多普勒相位的空变特性进行了重新建模，结合子孔径的处理方式，提出了一种改进子孔径频域拓展非线性变标(FrequencyExtendedNon-LinearChirpScaling,FENLCS)算法，该方法不仅校正了二次和三次多普勒相位的空变，还考虑到了残余多普勒中心频率的影响。最后通过仿真验证了该方法的有效性。
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