近空间飞行器载MIMO SAR高分辨率、宽测绘带遥感成像机理与方法

近空间飞行器兼具飞机和卫星的优点，它可作为一种良好的雷达平台，但目前这方面的研究报道还很少。基于此，本申请前瞻性地将MIMO（Multiple-Input and Multiple-Output）雷达拓展到MIMO合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR），并结合近空间飞行器雷达平台，研究MIMO SAR高分辨率、宽测绘带遥感成像方法，重点研究其遥感成像机理、回波建模、信号处理方法、高精度成像算法和概念系统设计等关键问题。采用理论分析与计算机仿真相结合的研究方法，力争在MIMO SAR关键共性问题方面取得创新性研究成果，形成相应的学术论文、专利和研究报告；并通过概念系统设计为其实用化提供理论依据。本申请有助于探明近空间飞行器载MIMO SAR的遥感成像机理，可能建立新的遥感新方法或新概念。这对新体制微波遥感成像研究具有重要的理论价值和实用意义。

由于空间飞行器兼具飞机和卫星的优点，可作为一种良好的雷达平台，本项目研究近空间飞行器载MIMO (multiple-input multiple-output) SAR (synthetic aperture radar)高分辨率、宽测绘带遥感成像方法，重点研究其遥感成像机理、回波建模、信号处理方法、高精度成像算法和概念系统设计等关键问题。采用理论分析与计算机仿真相结合的研究方法，在MIMO SAR大时间-带宽积波形设计、高分辨率与宽测绘带成像和地面运动目标成像等方面取得创新性研究成果。提出了具有大时间-带宽积的OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) chirp波形设计新方法，解决了MIMO SAR成像面临的正交波形数量少和时间-带宽积小的实际问题，为MIMO SAR成像的实用化奠定了基础。提出基于MIMO-OFDM SAR的高分辨率、宽测绘带成像方法，为解决SAR成像中的高分辨率与宽测绘带矛盾问题提供了新的理论框架依据和有效途径。提出联合偏置天线相位中心、顺轨干涉和分数阶傅里叶变换的多天线运动目标成像新方法，该方法充分利用偏置天线相位中心的杂波抑制优势和顺轨干涉的噪声抑制优势，并利用MIMO SAR的波形复用优势。完成近空间飞行器载多天线MIMO SAR高分辨率、宽测绘带成像的概念系统设计，设计基于距离-多普勒的高精度成像处理算法，完成算法的仿真分析。拓展开展了基于频控阵的雷达成像新方法，提出基于频控阵的静止平台雷达二维成像新方法，以及结合MIMO和频控阵的新体制雷达成像研究思路，为本项目的后续研究开辟了新的研究方向。出版专著一部，发表论文21篇，其中在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing、IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems和IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observation and Remote Sensing等主流SCI期刊发表论文19篇；申请国家发明专利一项。本项目提出或建立的新方法有助于探明近空间飞行器载MIMO SAR遥感成像机理，为MIMO SAR成像的工程实现和系统研制奠定了基础。