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[硕士论文] 汤晗媛
计算机技术 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种搭载在卫星上,利用合成孔径原理实现高分辨率微波成像的对地观测系统。由于具备全天时、全天候以及一定穿透地表能力的特点,所以在军事、民用等领域有着广泛的应用。
  随着科技的发展和需求的增加,星载SAR朝着多模式、多极化、高效性等趋势发展。为了支撑星载SAR地面处理系统正常工作,会对星载SAR回波仿真系统提出更高的要求,在保证星载SAR回波仿真系统满足实际系统工作特点的同时,还要求其能具备真实性以及高效性,因此给星载SAR回波模拟系统的设计带来了巨大的挑战。
  本文针对多模式星载SAR回波系统提出一种通用的模拟方法。通过介绍星载SAR基础技术,展现星载SAR回波系统的工作特性。然后详细地阐述不同工作模式下星载SAR的工作特点,借助其共通性将多个模式统一到一个系统中。通过改进相关算法,利用并行架构提升系统的性能,并通过引入多种真实系统误差,提高模拟的真实性。
  首先,研究低轨道星载SAR基础技术,重点介绍了卫星平台建模、目标建模、有效载荷建模以及星地几何建模四个方面,展示了多模式星载SAR基本工作特点。
  其次,研究了同步轨道星载SAR回波模拟相关的关键技术。通过对比低轨道和同步轨道星载SAR工作上的不同特点,从轨道建模、斜距建模两个个角度进行阐述,来研究同步轨道星载SAR回波模拟技术。
  最后,借助距离频域脉冲相干法建立多模式星载SAR回波数据生成模型,为体现真实性,引入模糊度模拟。并将该通用模拟方式移植到两种模拟系统中进行验证。一种是基于地面计算平台设计的多模式星载SAR回波模拟系统,实验表明,该系统能够有效地进行多种工作模式下回波数据的模拟。另一种则是基于低功耗GPU计算平台设计的能进行实时成像的星载SAR回波模拟验证系统,实验验证了其有效性的同时,亦证明其实时性的特点,为今后研究星载SAR技术发展奠定基础。
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