同步轨道SAR实时成像算法研究

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星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)可以不间断对地表进行观察,不受云层和光度等因素的影响,因此在地貌绘制、资源勘探和军事侦察等诸多领域得到广泛应用。目前已有的星载SAR主要为低轨道,但是其测绘带宽较小,重访周期短。特别是现在高空武器的发展,使得其安全性较低,越来越不适应现代战争的需求。然而地球同步轨道SAR(GEOSAR)的提出,很好的解决了这一问题。本文主要对GEOSAR成像算法的实时性进行分析和研究,以及对GEOSAR的中频回波进行分析和处理。主要内容如下:(1)对TS201数字信号处理平台进行介绍,作为ADI公司的高端DSP信号芯片,其具有强大的浮点数运算能力。同时结合Visual DSP5.0++仿真软件,对算法的失效性进行评估。(2)详细分析了GEOSAR的轨道运行特点。建立了GEOSAR的卫星轨道模型,研究了卫星的运动速度、波束扫描速度和运行轨道等特性。由于在成像过程中,雷达的多普勒特性影响很大,所以重点研究了卫星的多普勒特性,同时对于姿态误差对于多普勒参数的影响,本文也给出了具体的仿真图,为后面成像算法处理提供依据。(3)详细介绍数字下变频技术的理论依据和工程应用。中频回波采样的数据率一般比较大,不利于成像算法的实时处理,数字下变频可以很好的解决这个问题,在保证信号带宽的情况,进行抽取滤波。详细分析了CIC滤波器的特性,其中多级级联可以提高CIC的阻带衰减特性,另外针对单片DSP处理能力有限,采用多片DSP流水线处理的方式,提高了前端信号处理能力。(4)研究了GEOSAR的二维频谱特性。提出了改进R-D信号处理算法,分别对距离向和方位向脉冲压缩进行分析,同时为了增大旁瓣衰减,分析了不同窗函数对于信号主瓣的影响,最后给出了GEOSAR的点目标成像。
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