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合成孔径雷达(SAR)是一种新型的高分辨率成像雷达,它具有全天候、全天时工作以及穿透一定覆盖物的能力,可以在恶劣的气候条件下获得类似光学影像的高分辨率雷达图像,在军事和国民经济的许多领域有着重要的应用。合成孔径雷达设备庞大、造价昂贵、数据处理复杂、系统设计具有很大的难度,必须通过回波信号仿真来研究其复杂的回波机制、检验各种成像处理模型的有效性和准确性,因此,回波信号仿真在合成孔径雷达的研制和测试过程中具有十分重要的作用,是一个十分活跃的热门课题。另外,仅仅得到地面静止场景信息并不能满足军事应用的需求,军事侦察往往更希望获得运动目标的信息,有效的仿真出运动目标回波并对运动目标回波信号进行检测具有非常重要的军事应用价值。回波信号仿真的研究已取得很多成果,但大多集中在信号的生成算法和参数估计方面,对地面场景信息、运动目标回波等诸多问题还亟待研究。
本文针对以上问题,研究了合成孔径雷达回波信号仿真技术,并将回波信号仿真应用于动目标检测的研究,其中重点研究了面向自然场景后向散射系数的离散化计算。论文主要内容为:⑴合成孔径雷达发射信号研究,包括合成孔径雷达成像模式、发射信号参数推导、发射信号产生方法研究。⑵重点研究合成孔径雷达回波信号仿真。首先研究了回波信号仿真的基本方法;其次给出了基于距离时域脉冲相干法的点目标回波信号仿真;接着,重点研究了面向自然场景的后向散射系数计算;最后实现了面向自然场景的回波信号仿真。⑶研究了基于匹配滤波的回波信号处理技术,对回波信号进行了基于凯泽窗的距离向匹配滤波、方位向多普勒频率分析及方位向匹配滤波处理。⑷研究了回波信号仿真在动目标检测中的应用,建立了运动目标回波信号模型,分析了运动目标多普勒频谱,并完成了基于频域滤波法的运动目标检测。论文完成了点目标及自然场景的回波信号仿真研究,并将该仿真模型应用于动目标检测的研究,论文的研究成果为合成孔径雷达导航、动目标成像技术提供了研究数据和参考模型。