1. 研究目的与意义
背景：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[1]。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[3]；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[2]。
1951年6月美国goodyear宇航公司的carlwiley首先提出用频率分析方法改善雷达角分辨率的方法[2]。与此同时, 美国伊利诺依大学控制系统实验室独立用非相参雷达进行实验， 验证频率分析方法确实能改善雷达角分辨率。1978年6月27日, 美国国家航空航天局喷气推进实验室(jpl)发射了世界上第1颗载有sar的海洋卫星seasat-a。该卫星工作在l波段、hh极化，天线波束指向固定, seasat-a的发射标志着合成孔径雷达已成功进入从太空对地观测的新时代[5]。合成孔径的概念始于50年代初期。当时，美国有些科学家想突破经典分辨力的限制，提出了一些新的设想：利用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高分辨力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高分辨力。50年代末，美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高分辨力合成孔径雷达。60年代中期，随着遥感技术的发展，军用合成孔径雷达技术推广到民用方面，成为环境遥感的有力工具[10]。70年代后期，卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。美国于1978年发射的“海洋卫星”a号和 80年代初发射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果，证明了雷达图像的优越性[6]。
目的和意义：在航空方面，合成孔径雷达的分辨率可达到1米以内。航天器上的合成孔径雷达因作用距离远，为获得高分辨率，技术较为复杂。合成孔径雷达主要用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等[4]。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等。在导弹图像匹配制导中，采用合成孔径雷达摄图，能使导弹击中隐蔽和伪装的目标[7]。合成孔径雷达还用于深空探测，例如用合成孔成孔径雷达凭借高分辨率、全天时、全天候和可直接观察的特点在军事领域发挥着日益重要的作用，所以针对合成孔径雷达的点目标成像仿真研究具有重要的意义[8]。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容：基于合成孔径雷达的工作几何模型及信号模型，推导出带距离徙动校正功能的rd算法(rma)。分析研究sar的几何位置分布、成像区域和成像模式。先建立雷达平台与成像目标之间相对位置模型，再利用正逆傅立叶变换和匹配滤波器相关知识实现距离向和方位向脉冲压缩，从而得到点目标仿真图像。在matlab环境中实现仿真图像，整个算法过程通过matlab语言实现，分析成像算法对分辨率的影响。
预期目标：
1.学习并掌握sar的工作原理，并编程完成模拟仿真图像 。距离多普勒算法通过距离徙动校正和方位匹配滤波器，完成目标的方位分辨率。
3. 研究方法与步骤
| 1.距离多普勒算法距离多普勒算法包括距离压缩和方位压缩两个部分，其中距离压缩利用脉冲压缩技术也就是使接收信号通过匹配滤波器，实现距离向高分辨率；方位压缩利用回波中的多普勒信息，通过距离徙动校正和方位匹配滤波器，完成目标的方位分辨率[6]。 2.从其几何分布入手，如图2分析了SAR的回波信号模型，方位分辨率，距离分辨率，脉冲重复频率等重要的系统参数。对SAR的RMA成像算法进行理论推导，距离徙动的解决可以距离压缩的信号【8】。 3.对合成孔径雷达系统中存在的发射机、接收机、处理机等各个模块的特点，提出了一种合成孔径雷达系统的分布式仿真架构如图1；算法包括三个主要步骤： 1、距离向压缩； 2、距离迁移校正； 3、方位向压缩，生成图像。距离迁移的存在使方位向处理成为一个二维处理，即使回波信号在距离向和方位向上产生耦合。成像处理的基本思想是将二维处理分解为两个级联的一维处理。距离向直接将接受到的回波信号进行脉冲压缩即可，但在方位向处理，由于距离迁移现象的存在，是同一点目标回波位于不同的距离门内，不能直接进行压缩处理。只考虑相位展开的一次项，将距离压缩后的数据沿方位向作FFT，变换到距离多普勒域，然后完成距离迁移校正和方位向压缩[5]。 4.SAR的工作过程就是对点目标进行菲涅耳（Frensel）衍射的过程【9】。 菲涅耳衍射等效的系统是二维线性调频信号的匹配滤波器。用matlab软件完成RMA的程序算法实现多目标的RMA成像算法仿真。 5.针对合成孔径雷达系统分布式仿真框架的特点，利用每个点目标的无关性，使每个仿真节点对不同的点目标集合进行目标回波并行仿真，在同一个仿真节点上，利用多核处理器，提出了基于独立叠加缓冲区的目标回波并行仿真算法。
图1 系统点目标回波模型
图2SAR的几何模型
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4. 参考文献
| [1]易予生，弹载合成孔径雷达成像算法研究，西安：西安电子科技大学，2009 [2]葛立敏等，改进的斜视机载合成孔径雷达RD成像算法，西安：西北工业大学电子信息学院，2009 [3]穆冬，干涉合成孔径雷达成像技术研究，南京：南京航空航天大学，2001 [4]吕波，合成孔径雷达RD成像算法研究，南京：南京航空航天大学，2002 [5]魏青，合成孔径雷达成像方法与对合成孔径雷达干扰方法的研究，西安：西安电子科技大学，2006 [6]金海波，合成孔径雷达成像算法研究，杭州：浙江大学，2007 [7]宋娜，合成孔径雷达成像算法研究，南京：南京理工大学，2008 [8]张文婷，合成孔径雷达成像中的关键算法研究，南京：南京理工大学，2008 [9]曹霁，机载合成孔径雷达成像算法及其运动补偿，合肥：合肥工业大学，2004 [10]孙泓波，机载合成孔径雷达成像算法研究，南京：南京理工大学，2001
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5. 工作计划
进度安排：
1.第一阶段（2月20日—3月10日）
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