机载毫米波雷达旋转合成孔径成像处理方法研究

机载毫米波雷达旋转合成孔径雷达（ROSAR）成像能够覆盖360度观察方位，可广泛应用于直升机自动避险与武装直升机作战目标观测，具有重要的民用和军事背景，而我国对于其研究工作才刚刚开始，这一技术随着低空空域的开放，必将引起人们的广泛关注。本项目主要研究ROSAR成像处理技术。ROSAR技术通过天线转动得到一定的合成孔径扩展，从而得到较高的分辨率。本项目针对ROSAR载机平台稳定性差、存在距离弯曲、方位分辨率与观测距离存在矛盾、对实时性要求高等问题，系统地研究能够补偿运动误差的快速高分辨率ROSAR成像方法与稀疏采样ROSAR成像方法。本项目所研究的内容将为我国直升机采用毫米波雷达提高安全飞行系数奠定技术基础。

本项目以满足低空空域安全飞行为目的，主要针对旋转合成孔径雷达（ROSAR）中载机平台稳定性差、存在距离弯曲、方位分辨率与观测距离存在矛盾、对实时性要求高等问题展开研究，提出了多种ROSAR成像算法，以达到对现有成像技术的补充。本项目对ROSAR成像载机运动误差进行了分析，提出了基于载机惯导系统（GPS/IMU）和SAR图像自聚焦方法的重叠子孔径ROSAR运动补偿方法；提出了基于频率步进信号的旋转式合成孔径雷达成像方法，实现了距离高分辨对大带宽的要求；提出了基于级数反演的聚束式ROSAR成像方法，具有较高的精确度；提出了基于频谱重构的二维ROSAR成像方法，在保证成像质量的基础上提高了计算效率；提出了基于压缩感知的旋转式合成孔径雷达成像方法，该方法在减少所需原始数据量的同时，降低算法复杂度，提升方位分辨力；提出了ROSAR干涉成像方法，通过干涉处理获取场景的高度信息；提出了旋转上升合成孔径雷达（SSAR）三维成像方法，具有三维成像能力；提出了前行ROSAR三维成像，可实现整个前视场景三维成像。