合成孔径雷达回波信号模拟研究

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1、分类号型篮土2=UDC密级编号中国科学院研究生院博士学位论文y8069岳1岳海霞指导教师翅遨基班宜虽主垦型堂院电王堂班塞压申请学位级别盟±学科专业名称通鱼皇信星丕缠论文提交日期2QQ量生鱼且论文答辩日期至QQ量生受旦12旦培养单位虫国抖堂院虫王堂班究压学位授予单位主国科堂医硒塞生瞳摘要回波信号模拟是合成孔径雷达模拟技术的基础，它在合成孔径雷达系统和成像算法的研究中，具有十分重要的作用。模拟算法的优劣直接影响着模拟产生的回波信号的真实性，本论文对模拟算法进行了较为全面和深入的研究。本论文侧重条带SAR、聚束SAR和多极化SAlt的回波信号模拟研究，选择机载

2、和星载两种轨道模型，涉及点目标、面目标、分布目标和真实场景4种目标模型，采用时域、频域和时频域模拟方法，推导出了相应的回波信号模拟公式。论文的主要贡献和创新是：(1)设计和研制了星载SAR点目标模拟信号源。在进行回波信号模拟中，卫星轨道采用椭圆轨道模型，目标模型采用椭球体模型，模拟环境更加接近真实情况。距离向实现了单个点目标数据模拟，方位向可以模拟单个点目标、多个点目标，从而能够产生单个点目标和多个点目标的回波信号。该模拟信号源已经投入实际应用当中，参与星载SAR系统的集成测试，用于衡量系统响应函数的空间特性(距离向和方位向的分辨率)和旁瓣特性(峰值旁瓣

3、比和积分旁瓣比)，同时用于系统BAQ压缩算法的评估和成像算法的研究。(2)提出了全极化星载SAR分布目标原始数据模拟方法。传统的极化数据模拟研究主要采用理想化的目标模型和简单的SAR成像几何关系，本文采用椭圆轨道模型和椭球体模型，使得目标模型和成像几何关系更加接近真实情况。将小平面理论和极化理论结合在一起，推导了全极化模拟计算公式，给出了全极化星载SAR分布目标原始数据模拟方法。(3)研究了原始数据的频域模拟方法，在此基础上，提出了真实场景原始数据模拟方法。该方法的提出，一方面解决了真实场景模拟的速度问题：另一方面通过真实场景模拟试验说明利用频域模拟方法

4、实现真实场景模拟的正确性。真实场景模拟方法的提出，极大的提高了模拟速度，使得模拟研究跨入了一个新的阶段。(4)考虑时域模拟和频域模拟各自的特点，提出了复杂场景时频域模拟方法。将真实场景经频域模拟产生的原始数据与面目标或分布目标经时域模拟产生的原始数据在两维空间进行叠加，产生复杂场景的原始数据。复杂场景原始合成孔径雷达回波信号模拟研究数据模拟方法的提出，打破了时域模拟和频域模拟相分离的状态，开拓了海量数据模拟的新途径。(5)探讨了聚束式SAR原始数据模拟的新思路。依据聚束式SAR工作原理，推导了聚束式SAR原始数据模拟方法。通过面目标和分布目标模拟试验验证

5、了该模拟方法的有效性。该模拟方法为聚束式SAR系统研究提供了一种新的数据源，有利于聚束式SAR成像算法的研究。关键词：合成孔径雷达(SAR)，机载SAR，星载SAR，聚束式SAR，条带SAR，多极化SAR，模拟，模拟源，模拟算法，时域模拟，频域模拟，时频域模拟，回波信号，目标模型，点目标，分布目标，真实场景，复杂场景llAbstractHaixiaYue(CommunicationandInformationSystem)DirectedbyProfessorRuliangYangTheechosimulationwhichisveryimportant

6、tothestudyoftheSAP．systemandtheimagingmethodsisthefoundationofthetechnologyofSyntheticApertureRadar(SAR)simulation．Becausethetruthoftheechosimulatedisdirectlyeffiuncedbytheaccaratyofthesimulationalgorithms．thesimulationalgorithmsarethoroughlystudiedinthispaper．Inthepaper,theechos

7、imulationstudiesofstrip—mapSAR，spotlightSARandmulti-polarizationSAP,areintroduced；airborneandspacebomeorbitmodelsareselected；fourtargetmodels：pointtarget，facettarget，extendedtargetandrealscenariotargetareincluded；thetime-domain，frequency-domain，andtime—frequency-domainsimulationm

8、ethodsareadopted；andtheformulaeoftheecho