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1、学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密
2、后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日 目 录摘要（1）关键词（1）一、绪论（1）1.1 引言（1）1.2 研究目的和意义（2）1.3发展历史及学术动态(2）二、SAR的应用(2）2.1 引言(2）2.2 合成孔径雷达在军事领域的应用(3）2.2.1 战略应用(3）2.2.2 战术应用(3）2.2.3 特别应用(3）2.3 合成孔径雷达在民用领域的应用(3）2.3.1 在地形测绘和制图方面(3）2.3.2 在海洋应用方面(3）2.3.3 在水资源应用方面(3）三、合成孔径雷达成像的原理(3）3.1 成像特点(3）3.2 成像原理（
3、4）3.3 成像流程图（4）3.4 SAR成像理论模型（5）四、SAR成像算（5）4.1 引言（5）4.2 距离多普勒算法（RD）（5）4.2.1 信号模型及分析（6）4.2.2 距离压缩（7）4.2.3 距离移动校正（7）4.2.4 方位向压缩（9）4.3 CS算法（9）4.3.1 算法特点简介（10）4.3.2 SAR 斜视回波模型（10）4.3.2.1 SAR 斜视回波几何模型（10）4.3.2.2 距离移动分析（11）4.3.3 改进的CS算法（11）五、算法的Matlab仿真（11）5.1 RD算法（11）5.1.1 仿真参数（11）5.1.2 仿真结果（12）5.1.3仿真结果说明
4、（13）5.2 CS算法（13）5.2.1 仿真参数（14）5.2.2 仿真结果（15）5.2.3 仿真性能分析（16）六、成像算法对分辨率的影响（17）6.1 多普勒中心频率误差（17）6.2 多普勒调频误差（16）6.3 改进型算法的多普勒参数估计与设定（17）七、总结（18）致谢（18）参考文献（18）附录（20）合成孔径雷达点目标成像仿真学 生：宋家明指导老师：黄 瑶三峡大学 理学院摘要：本文主要介绍合成孔径雷达（SAR）点目标成像的相关知识，简要介绍了SAR在军事和民事中的运用，阐述了其成像原理及特点。为了说明SAR成像原理，运用了RD和CS两种算法。在介绍RD算法时，建立了信号模型
5、，并从距离压缩、距离移动校正和方位向压缩三个方面进行了说明，并给出了改进型RD算法的流程图和相关方法；介绍CS算法时，建立了斜视回波信号模型，对成像移动距离进行了分析，并给出了改进型CS算法的方法步骤。接着对两种成像算法进行了参数设定并进行了仿真，最后从多普勒中心频率误差和调频误差两个方面分析了成像方法对分辨率的影响，并给出了改进型算法的多普勒参数估计与设定的方法。Abstract：This paper describes the synthetic aperture radar (SAR) point target imaging knowledge, briefly introduces
6、the use of SAR in the military and civilian, and describes its imaging principles and characteristics. To illustrate the principle of SAR imaging, I use the RD and CS two algorithms. When introducing the RD algorithm, I establish the signal model, and describe it from three aspects, such as the dist
7、ance of compression, the mobile calibration and orientation ,and give the flowchart of the modified RD algorithm and related methods; To introduce the CS algorithm, I establish the strabismus echo signal model, analysis the image of moving distance, and give the method steps of the improved CS algor
8、ithm, then set the two imaging algorithms parameter and simulate them, and finally analysis of the imaging resolution from two aspects of Doppler center frequency error and frequency modulation error, and give improved algorithm Dhoop Le parameter estimation and setting methods.关键词：SAR 距离压缩 距离移动 回波信
9、号 多普勒参数Key words：SAR the distance of compression the distance the mobile correction echo signal model Doppler parameter一、绪论1.1 引言合成孔径雷达（SAR）是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。SAR的特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。SAR主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等。它能发现隐蔽和伪装的目标，如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地区的地面目标
10、等。成像算法是SAR系统的重要组成部分，决定了成像质量。经典的成像算法有RD算法和CS算法，这两种算法都涉及到了对信号处理知识的综合运用。 1.2 研究目的和意义合成孔径雷达可以大大提高雷达的信息获取能力，这种能力对现代侦察任务是至关重要的，随着合成孔径雷达技术的不断发展，它日益广泛运用于军事目的，作为一种重要的军用侦察设备，合成孔径雷达必然处于电子战的环境中。随着现代电子战不断升级，电子干扰、反辐射导弹、隐形武器和超低空突防成为常规单基地雷达的“四大威胁”。面对“四大威胁”，常规合成孔径雷达与常规的单基地雷达一样，不仅正常工作受阻，而且其自身的生存也成为需要解决的问题。为了提高合成孔径雷达自
11、身的生存能力，必须研究新型体制的合成孔径雷达系统。合成孔径雷达系统由于发射机和接收机分置在不同位置的平台上，因此具有有效的抗干扰能力和抗打击能力。此外SAR系统还具有合成孔径雷达的高分辨率特性，它将是合成孔径雷达系统的发展方向之一。1.3 发展历史及学术动态雷达仿真在其早期阶段，限于处理器的计算能力，只能仿真计算一些简单的参数。随着处理器的不断发展，开始出现比较复杂的仿真系统。早在上世纪七十年代，Hotelman就研究了雷达成像的仿真工作。涉及SAR技术的研究最早出现在二十世纪七十年代末，1977年，美国Xonics公司的仿真研究表明，在双基地模式下可以实现动目标显示(MTI)和合成孔径成像;
12、1979年，Goodyear公司和Xonies公司与美国空军签订合同，正式实施“战术双站雷达验证 (TBIRD)计划。随后，在八十年代，有很多学者研究了SAR图像的仿真书;1992年，Giorgio对以往成果进行了总结，并给出了一种更新的SAR原始回波仿真算法，随后，Giorgio又给出了关于自然表层，海洋上油层的SAR图像仿真。关于雷达的一些普通参数的仿真和估计，Barton写出过专著对其论述。二、SAR的应用2.1 引言合成孔径雷达（SAR）是近五十年代发展起来的一种新型成像雷达，是现代雷达领域的一项重大成就，它是利用合成孔径原理、脉冲压缩技术，以真实的小孔径天线获得距离向和方位向高分辨遥
13、感图像的雷达系统。合成孔径雷达的出现扩展了雷达的原始概念，使雷达的基本功能发生了质的变化。合成孔径雷达具有对区域目标进行成像和识别的能力，它在微波遥感应用方面给表现出越来越大的潜力，为人们提供越来越多的信息，扩展了人类观察自然界和生存环境的能力。合成孔径雷达具有全天候、全天时、强投射性、远距离和高分辨的特点，在军事和民用领域都有非常重要的实用价值，对国防技术现代化、国民经济建设和科技发展具有重大的意义。因此合成孔径雷达成像技术越来越受到国际上现金技术国家的重视，是竞争激烈、发展迅速的技术领域。2.2 合成孔径雷达在军事领域的应用2.2.1 战略应用全天候全球战略侦察，全天候海洋军事动态监视。2
14、.2.2 战术应用全天候重点战区军事动态监视，大型飞机群、坦克、机场和停机坪的成像监视，反坦克雷达的监测。2.2.3 特别应用强杂波背景下的目标识别，低空与超低空目标的探测与跟踪，精密测量与测高，隐藏目标散射特性的静态和动态测量。2.3 合成孔径雷达在民用领域的应用 2.3.1 在地形测绘和制图方面，合成孔径雷达可以进行大面积的地形测绘，测定山脉、河流、城市、乡村、道路、桥梁等地面目标的形成和位置，研究城市变迁、道路变迁、湖泊分布及变迁、了解道路的运输状况等。2.3.2 在海洋应用方面，合成孔径雷达可以用来研究大面积海浪特性，研究冰山分布，测绘海洋图，还可以用来研究海洋变迁、海洋污染情况、监视
15、海藻生长等。2.3.3 在水资源应用方面，合成孔径雷达可以用来大面积测定土壤温度及其分布，确定大面积降雨，研究湖泊冰覆盖、地面冰覆盖情况等，还可以用来研究水源大面积污染情况，测定污染区，判定污染严重程度等。三、合成孔径雷达成像的原理3.1 成像特点合成孔径雷达（SAR）的工作方式是雷达装载于飞机或卫星上，对地面的静止目标进行成像。一般雷达是沿着直线匀速运动，随着雷达的运动，其波束照射到侧方的一带型区域并对该区域进行成像。由于装载雷达的飞机或卫星是按预定航线飞行，其航线的运动参数可以通过导航系统比较精确地获得，因此可以利用这些参数对回波数据进行相干处理，从而获得目标的图像。SAR的特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。SAR主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等。它能发现隐蔽和伪装的目标，如识别伪装的导弹地下发射井、识别云雾笼罩地
