星载连续波合成孔径雷达信号处理方法研究

本项目是国内外首次系统地开展星载CW （Continuous-Wave)SAR成像研究，即通过使用连续波(CW)工作方式降低系统的体积、重量、功耗和成本，提高平台的机动性、灵活性和续航能力，使其适应我国当前对超小型敏捷星载SAR系统及空间微小型SAR系统的迫切需求。本项目建立单天线分时发射和接收信号的星载ICW SAR(Interrupted CW SAR)新体制；通过研究目标的时空关系和频谱特征，结合数学方法获得连贯的回波信号。建立星载CW SAR变换域映射模型，分析其脉间运动误差及距离方位耦合关系；深入研究星载CW SAR的脉间运动误差和非线性信号成分及补偿技术，研究目标精确聚焦方法，形成星载CW SAR成像体制。同时构建成像实验系统，对星载CW SAR信号处理方法进行系统的模拟实验，完成对星载CW SAR成像新体制和信号处理方法的原理性实验验证。

微型化、轻型化、低成本是现代合成孔径雷达(SAR)的重要发展方向之一，而连续波合成孔径雷达(CW SAR)打破传统脉冲SAR的局限，成为一种有效降低系统体积、质量、成本的技术手段。.本项目主要研究以我国对微小型星载SAR紧迫需求为主要应用目的，开展星载CW SAR信号处理方法的研究与探索。为了解决星载CW SAR双天线带来的成本提高和天线间耦合串扰影响严重等问题，本项目研究使用分时复用的方法实现单天线接收和发射信号，即Interrupted CW SAR (ICW SAR)模式，通过发射时间和接收时间的设定来控制天线在发射和接收模式间转换的方式实现星载连续波精确聚焦。.本项目针对星载CW SAR的三大关键科学问题：星载CW SAR体制和数据获取方法，信号表征及频域映射研究，目标非模糊重建理论，具体完成了六项紧密联系又侧重不同的研究内容，具体的：.针对关键科学问题一，建立了星载CW SAR的理论基础，研究了成像的新体制，构建了 ICW SAR工作模式；分析了目标的空间、时间关系和频谱特征，研究了利用被观测对象与间断的回波数据得到之间的映射关系，结合数学方法获得了连贯完整的星载CW SAR回波信号。本部分研究成果发表论文4篇，申请专利1项。.针对关键科学问题二，深入研究星载连续波成像回波信号的时域模型，建立变换域映射关系，形成星载CW SAR信号的变换域表征方法，分析其空间、时间、频谱的特性，针对参考谱深入分析星载CW SAR脉间运动误差及距离方位耦合关系。本部分研究成果发表论文4篇，申请专利1项。.针对关键科学问题三，基于获取数据和信号表征，深入研究星载CW SAR目标非模糊重建理论和方法，探索脉间运动误差的补偿方法和方位频谱混叠处理方法，研究信号精确聚焦的实现方法，形成星载CW SAR成像体制，形成成像性能分析方法。同时通过研究星载CW SAR成像实验方法，构建信号处理实验系统，开展实验研究，完成对星载CW SAR成像新体制、信号处理新方法的原理性实验验证。本部分研究成果发表论文7篇，申请专利1项。.本项目研究过中培养博士研究生四名，硕士研究生二名，与SAR信号处理与CW SAR技术领域的专家进行多次沟通和交流，推动了我国在小型星载SAR技术领域与世界SAR技术的发展同步，带动了团队的整体发展，为国家培养一批具有国际研究水平的青年学术带头人和研究骨干。