摘要
随着观测需求的日益变化，传统单基地合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)已经不能满足诸如无源接收、协同多模式成像等需求，星机双基地SAR(Spaceborne/AirborneHybridBistaticSAR,SA-BSAR)的研究随之成为热点。但星机双基地SAR所面临的问题也是明显的，第一，其系统理论研究并不成熟，单基地SAR已有成熟理论但并不能直接应用于星机双基地SAR，相关理论仍需完善；第二，时频同步方法匮乏，已有同步方法要么需要安装复杂同步设备要么同步步骤繁琐，因此新的同步算法的设计也是关键；第三，不同于单基地SAR，星机双基地SAR系统构型设计、二维频谱求解以及空变模型构建都是大面积高分辨率成像的关键。针对以上问题，本文主要研究内容如下： (1)针对特定观测场景需求，本文提出星机双基地双聚束SAR(Spaceborne/AirborneHybridBistaticSpotlightSAR,SA-BSSAR)系统构型，该构型可以对小成像区域进行超高分辨率成像。 (2)针对目前时频同步方法匮乏，本文提出基于分数阶傅里叶变换(FractionalFourierTransform,FRFT)的时频同步误差估计新方法。该方法在接收到直达波后对其进行距离向脉压，提取脉压线峰值构成峰值向量，对峰值向量进行FRFT变换来估计时频同步误差。对于时间同步误差，该方法简化估计步骤，也易在估计精度与运算量间进行平衡；对于频率同步误差，该方法可以避免复杂的相位解模糊操作，降低时频同步误差估计算法复杂度。 (3)本文深入研究星机双基地双聚束SAR成像过程遇到的问题。由于SA-BSSAR成像时间即为目标的合成孔径时间，导致所需脉冲重复频率(PulseRepetitionFrequency,PRF)较高，卫星通常距离地面几百公里，但使用较高的PRF可能会出现距离模糊，为解决此问题采用Dermap技术消除在低PRF的产生的方位谱混叠问题，同时降低系统计算量，有利于系统实时成像；SA-BSSAR另一个问题就是系统距离徙动严重，传统消除距离徙动是通过插值，此方法运算量较大，考虑星载计算资源有限，并不利于SA-BSSAR成像的实时性，本文通过Chirp-ZTransform(CZT)变换消除由于目标距离空变造成的距离徙动，CZT算法可以通过快速傅里叶变换(FastFourierTransform,FFT)实现，保证了成像效率。 (4)本文对SA-BSSAR系统场景目标空变特性进行了深度分析，结合级数反演法(MethodofSeriesInversion,MSR)推导并给出给出二维频谱空变解析表达式。 本文对SA-BSAR的时间同步、频率同步、二维频谱空变模型完成了多组对比实验，验证了所提方法的可行性与有效性。
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