本書全面、深入地探討了高分辨率寬幅星載合成孔徑雷達(dá)(SAR)的原理、設(shè)計(jì)方法及相關(guān)技術(shù)，其內(nèi)容既包括星載SAR基本原理與系統(tǒng)約束的基礎(chǔ)知識，又包括高分辨率寬幅星載SAR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所需的系統(tǒng)體制、關(guān)鍵技術(shù)和信號處理等方面的細(xì)節(jié)。具體內(nèi)容包括高分辨率寬幅星載SAR成像模型、距離向高分辨率成像、方位向多通道SAR成像、俯仰向數(shù)字波束形成以及變脈沖重復(fù)頻率技術(shù)等。全書較好地反映了當(dāng)前高分辨率寬幅星載SAR的發(fā)展現(xiàn)狀。
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目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 星載SAR的發(fā)展歷史 1
1.2 星載SAR的發(fā)展趨勢 11
1.3 高分辨率寬幅星載SAR17
1.3.1 高分辨率寬幅星載SAR的研究意義 17
1.3.2 高分辨率寬幅星載SAR成像體制的發(fā)展 18
1.3.3 高分辨率寬幅星載SAR關(guān)鍵技術(shù) 28
1.4 本書結(jié)構(gòu)安排 30
參考文獻(xiàn) 30
第2章 星載SAR系統(tǒng)原理與約束 37
2.1 合成孔徑原理 37
2.2 雷達(dá)方程 39
2.2.1 雷達(dá)散射截面積(RCS)與后向散射系數(shù)σ0 39
2.2.2 基本雷達(dá)方程 39
2.2.3 SAR合成處理前信噪比 40
2.2.4 SAR成像處理對信噪比的影響 41
2.2.5 分布目標(biāo)雷達(dá)等效后向散射系數(shù)(NESZ) 43
2.3 二維模糊 43
2.3.1 距離模糊 43
2.3.2 方位模糊 45
2.4 高分辨率寬幅星載SAR系統(tǒng)設(shè)計(jì)約束 47
2.4.1 SAR系統(tǒng)性能約束 47
2.4.2 SAR系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)性約束 56
2.4.3 小結(jié) 58
2.5 總結(jié) 58
參考文獻(xiàn) 58
第3章 高分辨率寬幅星載SAR成像模型 60
3.1 星載SAR幾何 60
3.1.1 軌道根數(shù)理論 60
3.1.2 星載SAR主要坐標(biāo)系 64
3.1.3 星載SAR坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 65
3.1.4 星地運(yùn)動(dòng)參數(shù) 67
3.2 姿態(tài)控制 70
3.2.1 圓軌道下的姿態(tài)控制 71
3.2.2 橢圓軌道下的姿態(tài)控制 75
3.2.3 姿態(tài)控制角的數(shù)值計(jì)算方法 79
3.3 高分辨率星載SAR斜距模型 82
3.3.1 精確坐標(biāo)數(shù)值模型 83
3.3.2 等效斜視模型 85
3.3.3 改進(jìn)的等效斜視模型 88
3.3.4 高階多普勒距離模型 90
3.4 總結(jié) 91
附錄 92
參考文獻(xiàn) 96
第4章 距離向高分辨成像技術(shù) 98
4.1 多子帶系統(tǒng)工作模式 98
4.1.1 脈間串發(fā) 98
4.1.2 脈內(nèi)串發(fā) 102
4.1.3 脈內(nèi)并發(fā) 103
4.2 多子帶系統(tǒng)信號的經(jīng)典處理方法 106
4.2.1 時(shí)域子帶合成方法 106
4.2.2 頻域子帶合成方法 110
4.2.3 二維數(shù)據(jù)子帶合成 111
4.2.4 兩種合成方法的比較 112
4.3 多子帶系統(tǒng)子帶交疊度分析 116
4.3.1 子帶交疊時(shí)處理方法 116
4.3.2 脈間串發(fā)時(shí)交疊度對子帶合成的影響 116
4.3.3 脈內(nèi)并發(fā)時(shí)交疊度對子帶合成的影響 118
4.4 多子帶系統(tǒng)通道誤差分析 122
4.4.1 幅度不均衡的影響分析 122
4.4.2 相位不均衡的影響分析 124
4.4.3 采樣延時(shí)誤差的影響分析 125
4.5 多子帶系統(tǒng)通道誤差補(bǔ)償 127
4.5.1 內(nèi)定標(biāo)補(bǔ)償方法 127
4.5.2 基于多個(gè)定標(biāo)回路信號的補(bǔ)償方法 132
4.5.3 基于遺傳算法的剩余通道誤差補(bǔ)償方法 134
4.5.4 多子帶SAR系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證 137
4.6 總結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 143
第5章 方位多通道合成孔徑雷達(dá)寬幅成像 145
5.1 單相位中心多波束合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng) 145
5.1.1 單相位中心系統(tǒng)技術(shù)原理 145
5.1.2 單相位中心系統(tǒng)方位信號處理 148
5.2 偏置相位中心多波束合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng) 153
5.2.1 偏置相位中心系統(tǒng)信號模型 154
5.2.2 偏置相位中心系統(tǒng)方位向信號經(jīng)典重建算法 155
5.2.3 偏置相位中心系統(tǒng)對AASR的影響 165
5.2.4 偏置相位中心系統(tǒng)對NESZ 的影響 167
5.3 偏置相位中心系統(tǒng)信號處理算法性能優(yōu)化 168
5.3.1 AASR性能優(yōu)化的重建算法 168
5.3.2 嚴(yán)重非均勻采樣情況下的重建算法 172
5.3.3 效率優(yōu)化的重建算法 179
5.4 偏置相位中心系統(tǒng)誤差分析 188
5.4.1 波束展寬所引起的三次相位誤差 189
5.4.2 回波窗起始同步誤差 189
5.4.3 天線相位中心間距的誤差 193
5.4.4 通道不均衡誤差 195
5.5 偏置相位中心系統(tǒng)通道均衡校正方法 197
5.5.1 經(jīng)典的通道均衡校正方法 197
5.5.2 基于距離向互相關(guān)的通道失配校正方法 199
5.5.3 基于方位向互相關(guān)的通道失配校正方法 202
5.5.4 基于自適應(yīng)濾波器的通道失配校正方法 208
5.5.5 基于代價(jià)函數(shù)的通道失配校正方法 211
5.5.6 基于特征分解的基帶多普勒中心與相位失配估計(jì)方法 216
5.5.7 幾種通道均衡校正方法性能比較 222
5.6 總結(jié) 223
參考文獻(xiàn) 224
第6章 俯仰向數(shù)字波束形成技術(shù) 227
6.1 俯仰向DBF基本原理 227
6.2 俯仰向DBF中頻實(shí)時(shí)處理方案 233
6.2.1 傳統(tǒng)的DBF數(shù)字處理流程 233
6.2.2 DBF中頻數(shù)字處理架構(gòu) 234
6.2.3 兩種DBF數(shù)字處理流程性能比較 237
6.3 俯仰向DBF技術(shù)對系統(tǒng)性能的影響和分析 240
6.3.1 俯仰向DBF處理對系統(tǒng)性能的影響 241
6.3.2 俯仰向DBF的零點(diǎn)指向技術(shù) 242
6.3.3 基于俯仰向DBF的系統(tǒng)仿真和分析 242
6.4 俯仰向DBF系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 246
6.4.1 俯仰向DBF技術(shù)星地雙基實(shí)驗(yàn)結(jié)果 246
6.4.2 俯仰向DBF技術(shù)機(jī)載飛行試驗(yàn)結(jié)果 248
6.5 總結(jié) 250
參考文獻(xiàn) 251
第7章 變脈沖重復(fù)頻率技術(shù) 252
7.1 VPRF技術(shù)在SAR中的應(yīng)用 252
7.1.1 VPRF在超寬幅成像系統(tǒng)中的應(yīng)用 253
7.1.2 VPRF在大斜視聚束模式中的應(yīng)用 253
7.2 VPRF超寬幅成像系統(tǒng) 254
7.2.1 VPRF寬幅系統(tǒng)的信號模型 255
7.2.2 脈沖重復(fù)頻率(PRF)變化方案設(shè)計(jì) 258
7.2.3 VPRF寬幅系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 261
7.2.4 VPRF寬幅系統(tǒng)信號處理 262
7.2.5 低過采樣情況下的信號處理 281
7.3 基于VPRF技術(shù)的大斜視聚束模式 293
7.3.1 脈沖重復(fù)頻率(PRF)變化方案設(shè)計(jì) 293
7.3.2 VPRF大斜視聚束模式的信號處理 296
7.4 總結(jié) 300
參考文獻(xiàn) 300
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