大气环境及目标特性对厘米级分辩率SAR成像的影响分析与处理研究

对于厘米级超高分辨率SAR成像，1.5GHz以上的信号带宽和长的合成孔径时间，使已有一些可忽略影响因素的假设条件不再成立。项目主要研究大气环境和目标特性对厘米级SAR成像的影响及相关的处理方法。分析不同气象条件下，低空对流层大气折射率和吸收率扰动对不同波段厘米级分辩率SAR成像的影响，在大气折射率分界面简化波动模型的基础上，研究一种信号路径的薄透镜近似模型。对所引起信号相位误差的补偿，采用最优化二维孔径加权处理，以及二维非解耦相位梯度自聚焦算法。在体现散射中心频率依赖特性的GTD模型基础上，分析当前基于傅立叶分析的成像处理技术在厘米级分辩率SAR成像中可能的性能界限。对厘米级分辩率SAR图像目标，通过引入基于状态空间理论的散射中心特征提取方法，进行图像增强后处理。同时针对厘米级分辩率SAR图像中人造目标常出现的自身多路径散射现象，研究可能的补偿处理方法。

厘米级超高分辨率成像是SAR领域的主要研究方向之一，1.5GHz以上的信号带宽和长的合成孔径时间，使已有一些可忽略影响因素的假设条件不再成立。本项目主要研究了大气环境和目标特性对厘米级SAR成像的影响及相关的处理方法。分析了在不同气象条件下，低空对流层大气折射率和吸收率扰动对不同波段高分辨率SAR成像的影响。研究了不同气象条件下最佳SAR成像波段选择问题。在大气折射率分界面简化波动模型的基础上，研究了一种信号路径的薄透镜近似模型。分析了大气湍流折射率起伏对高分辨率机载SAR性能的影响方式，建立了大气湍流区导致的相位误差模型，提出了一种完整的仿真方法，采用了湍流折射率起伏的Von Karman谱模型，以及随高度变化的大气湍流结构常数模型。对大气环境所引起信号相位误差，采用最优化二维孔径加权处理以及二维非解耦相位梯度自聚焦算法进行了补偿处理。在体现散射中心频率依赖特性的GTD模型基础上，分析了当前基于傅立叶分析和匹配滤波的成像处理技术在厘米级分辨率SAR 成像中可能的性能界限。对厘米级分辨率SAR图像目标，提出了基于状态空间处理的散射中心特征提取方法。同时针对厘米级分辨率SAR图像中人造目标常出现的自身多路径散射现象，提出了一种基于压缩感知的多径虚像抑制处理方法。项目所取得的上述成果，对国内厘米级高分辨率SAR系统的开发及应用处理具有参考价值。此外，通过该项目与工业部门开展了稳定合作，并培养了多名博士生和硕士生。