中国科学院计算技术研究所博士学位论文合成孔径雷达回波仿真系统研究和线性调频脉冲串模式合成孔径雷达成像姓名：郑天垚申请学位级别：博士专业：计算机系统结构指导教师：王贞松20060101摘要合成孔径雷达是一种高分辨主动式微波成像雷达。与光学遥感器相比，ＳＡＲ可以基本实现全天候，全天时、大覆盖面对地观测，甚至能穿透一定的障碍物进行地下探测，提供了更多的地理信息。因此ＳＡＲ在国防、遥感等领域中得到了广泛的应用。本文分析了星载ＳＡＲ系统的回波信号，在此基础上将星载ＳＡＲ系统回波仿真与典型军事目标的建模有机的结合起来，构建了一整套星载ＳＡＲ系统回波仿真系统。这为合成孔径雷达系统的设计提供先期验证和数据支持。本文研究了合成孔径雷达图像质量评估所用到的各种指标，在星载ＳＡＲ系统回波仿真的基础上详细描述了其中最重要也是最能反应ＳＡＲ图像质量的还是分辨率、峰值旁瓣比（ＰＳＬＲ），积分旁瓣比（ＩＳＬＲ）和辐射定标精度这四个参数的具体计算方法。在掌握了ＳＡＩＩ系统回波模拟和图像质量评估两项重要验证手段后，论文重点放在了新体制线性调频脉冲串制式合成孔径雷达成像算法和实时成像器结构设计的研究上。提出了理想的频域合成获得高分辨图像的成像处理算法。对在实际实验中遇到的线性调频步进系统的各种问题，本文又提出了时域合成获得高分辨图像的成像处理方法，提出了基于该算法的实时成像器方案。使用信号源和实时成像器按照试飞的真实情况对实际机载数据进行了准实时成像，验证了整个成像系统从算法到成像器架构的正确。另外，论文中还提到利用车载试验对雷达系统进行测试的方法，并首次完成了车载ＳＡＲ成像，为今后机载ＳＡＲ系统的验证和联试开辟了一条新的通路。关键词：合成孔径雷达；实时成像系统；回波仿真；图像质量；线性调频脉冲串；ＡＢＳＴＲＡＣＴＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ（ＳＡＲ）ｉｓａｈｉｇｈ—ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｍｉｃｒｏｗａｖｅｉｍａｇｅｒａｄａｒ．Ｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｏｐｔｉｃａｌｒｅｍｏｔｅ∞ｎｓｏｒ，ＳＡＲｃａｌｌｐｒｏｃｅｓｓｅａｒｔｈｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｗｉｔｈａｌｌ－ｗｅａｔｈｅｒａｌｌ－ｔｉｍｅａｎｄｌａｒｇｅｏｖｅｒｃａｓｔｔｉｎｇａｒｅａ．ＩｔＣａｎａｌｓｏｐｒｏｃｅｓｓｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｂｙｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇｔｌｌｒｏｎｇｈｓｏｍｅｂａｒｒｉｅｒａｎｄｃｏｌｌｅｃｔｍｏｒｅｇｅｏｇｒａｐｈｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＳｏＳＡＰ，ｈａｓ诵ｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｎａｔｉｏｎａｌｄｅｆｅｎｃｅ，ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｅｔｅ．ＴｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎａｎａｌｙｚｅｄｅｃｈｏｓｉｇｎａｌｏｆｓｐａｃｅｂｏｒｎｅＳＡＩＬｃｏｍｂｉｎｅｄｓｐａｃｅｈｏｍｅＳＡＲｅｃｈｏｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｙｐｅｍｉｌｉｔａｒｙｏｂｊｅｃｔｓ，ｆｒａｍｅｗｏｒｋｄａｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｏｆｓｐａｅｅｂｏｒｎｅＳＡＲｅｃｈｏｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＩｔｐｒｏｖｉｄｅｄｅａｒｌｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｆｏｒｔｈｅＳＡＲｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ．ＴｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｄｖａｒｉｏｕｓｉｎｄｅｘｏｆＳＡＲｉｍａｇｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．ＯｎｔｈｅｂａｓｅｏｆｓｐａｃｅｂｏｍｅＳＡＲｅｃｈｏｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｏｆｔｈｅｆｏｕｒｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｐｅａｋｓｉｄｅｌｏｂｅｒａｔｉｏ（ＰＬＳＲ），ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｉｄｅｌｏｈｏｒａｔｉｏ（ＩＳＬＲ）ａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｒａｄｉｏｍｃｃａｉｃｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ．ＢａｓｅｄｔｈｅｔｗｏｍｅａｓｕｌｆｅｏｆＳＡＲｅｃｈｏｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＳＡＲｉｎｌａｇｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅｉｍａｇｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｏｆＳＡＲｕｓｉｎｇｔｈｅｌｉｎｅａｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｅｄ（ＬＦＭ）ｂｕｒｓｔＰｕｌｓｅｓａｎｄｔｈｅｆｉ＇ａｒｎｅｗｏｒｋｄｅｓｉｇｎｏｆＲｅａｌＴｉｍｅＰｒｏｃｅｓｓｏｒ．ＴｈｅｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｏｆＬＦＭＳＡＲｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｉｅｌｄｗｅｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．ＩｎｔｈｅｆａｃｅｏｆｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆＬＦＩＶｌＳＡＲｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｒｅａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｄｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｏｆＬＦＩｄＳＡＲｉｎｔｉｍｅｆ