摘要
合成孔径雷达(SAR)作为一种主动微波对地观测系统，凭借其两维高分辨、全天时天候与强穿透能力等特性成为军民两栖领域内广泛应用的关键技术。纵观诸多形式的搭载平台，机载SAR灵活机动，而星载SAR能够突破国土领空限制实现全球宽覆盖成像。与此同时，凝视聚束与滑动聚束模式在高分辨与宽测绘方面各具优势。因此，研究针对上述空载SAR系统的高分辨率成像处理技术具有重要意义。本文具体研究内容如下： 1)研究了机载/星载SAR多模式数据采集模型的统一化形式，并分析了凝视聚束与滑动聚束模式的多普勒历程，同时说明了多脉冲长时间相干积累时可能存在的频谱混叠问题。然后，对比多种成像算法，重点阐述适用于机载/星载高分辨率成像处理的距离徙动算法(RMA)及其扩展形式。最后，研究了非匀速直线航迹对SAR回波信号的影响，并提出采用运动补偿(MOCO)算法与深度自聚焦算法补偿运动误差与残余相位误差。 2)研究了基于尺度变换原理(PCS)的PCS-RMA算法。针对传统RMA算法运算效率较低的问题，本章首先对比了可替代插值处理的PCS与ChirpZ变换的计算效率。然后，分析了改进型Stolt映射的相位误差，并阐述了PCS-RMA算法的原理与具体处理流程。最后，通过分析对比PCS-RMA与传统RMA算法的计算复杂度，并结合仿真实验与机载/星载SAR实测数据处理结果，验证了本章所提PCS-RMA算法兼具良好的聚焦性能与较高的处理效率。 3)研究了多模式统一化SAR成像处理算法。针对非理想匀速直线航迹、斜视信号距离方位严重耦合、方位频谱混叠与RMA难以灵活结合MOCO算法等问题，本章首先利用一步运动补偿法对运动误差进行补偿。然后，利用线性距离走动校正削弱斜视数据的两维耦合，并结合基于方位Deramp技术的混叠频谱重建方法与方位重采样，实现混叠信号的恢复及聚焦深度问题的解决。最后，利用可灵活结合MOCO算法的扩展的RMA完成针对地面感兴趣区域的多模式数据的精聚焦。基于机载/星载SAR点目标仿真与实测数据处理结果，验证了本章所提方法的有效性。 4)研究了高分辨率SAR深度自聚焦算法。针对机载/星载SAR成像处理后的残余相位误差，研究了结合相位梯度自聚焦(PGA)与秩一相位估计(ROPE)的RPGA算法，有效提高了传统PGA算法的误差估计精度。在此基础上，针对相干处理时间较长时的高阶相位误差补偿问题，研究了结合RPGA与子孔径偏移(MD)算法的多子孔径RPGA-MD算法。最后，研究了利用全局分块处理抑制相位误差的空变性的子图RPGA算法。基于机载/星载SAR实测数据深度自聚集处理结果验证了前述算法的有效性。
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