基于編隊(duì)衛(wèi)星的高分辨率微波成像技術(shù)研究.pdf

1、編隊(duì)衛(wèi)星是近年來航天技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種利用多顆衛(wèi)星編隊(duì)飛行實(shí)現(xiàn)空間任務(wù)的新概念。編隊(duì)衛(wèi)星SAR系統(tǒng)以編隊(duì)衛(wèi)星為載體，充分利用各顆小衛(wèi)星接收的SAR信號之間的相干性，實(shí)現(xiàn)高分辨率成像、三維地形圖成像、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像等功能。隨著小衛(wèi)星技術(shù)的迅速發(fā)展，編隊(duì)衛(wèi)星SAR已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。 高分辨率微波成像技術(shù)是編隊(duì)衛(wèi)星SAR的一個(gè)重要研究方向，本論文力圖深入研究基于編隊(duì)衛(wèi)星的高分辨率微波成像技術(shù)，在不增加雷達(dá)發(fā)射機(jī)帶寬、不改變雷達(dá)

2、天線尺寸的情況下獲得高分辨率的雷達(dá)圖像。 本文首先分析了限制傳統(tǒng)單星SAR系統(tǒng)空間分辨率提高的因素，并結(jié)合星載SAR高分辨率成像的原理，詳細(xì)分析了主動(dòng)方式和被動(dòng)方式下編隊(duì)衛(wèi)星SAR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高分辨率成像的模式，給出了不同情況下對基線的要求。 本文結(jié)合雷達(dá)的分辨率定義，根據(jù)編隊(duì)衛(wèi)星SAR系統(tǒng)的回波信號數(shù)學(xué)模型，提出了編隊(duì)衛(wèi)星SAR系統(tǒng)模糊函數(shù)的概念，給出了模糊函數(shù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上對幾種特殊構(gòu)型的編隊(duì)衛(wèi)星SAR系統(tǒng)模糊函

3、數(shù)進(jìn)行了仿真，分析了影響編隊(duì)衛(wèi)星SAR系統(tǒng)分辨率的因素。模糊函數(shù)概念的提出為系統(tǒng)分辨性能的分析和編隊(duì)構(gòu)型的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 本文利用多顆衛(wèi)星接收的回波信息和統(tǒng)計(jì)信息，對編隊(duì)衛(wèi)星高分辨率SAR系統(tǒng)的信號處理方法進(jìn)行了研究。文中首先分析了傳統(tǒng)匹配濾波算法在編隊(duì)衛(wèi)星SAR系統(tǒng)成像中的應(yīng)用，然后給出了最大似然濾波、維納濾波、卡爾曼濾波用于編隊(duì)衛(wèi)星SAR成像處理的原理和具體方法，詳細(xì)分析了信噪比對不同成像算法的影響。此外，文中結(jié)合空域

4、濾波方法對維納濾波算法進(jìn)行了改進(jìn)，克服了編隊(duì)SAR中維納濾波處理的運(yùn)算量隨著接收機(jī)數(shù)目增多而急劇增大的問題，有效地提高了算法效率。 本文結(jié)合編隊(duì)衛(wèi)星的軌道模型和構(gòu)型要求，以SAR系統(tǒng)分辨率性能為優(yōu)化準(zhǔn)則，給出了應(yīng)用遺傳算法對衛(wèi)星的編隊(duì)構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體方法。仿真結(jié)果表明遺傳算法用于編隊(duì)衛(wèi)星構(gòu)型優(yōu)化能夠充分利用衛(wèi)星資源實(shí)現(xiàn)較好的SAR分辨率。文中還對編隊(duì)衛(wèi)星構(gòu)型優(yōu)化遺傳算法的并行性進(jìn)行了分析，描述了并行遺傳算法中的信息流和流程