1、星載合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR）作為一種高分辨率的微波遙感手段，在軍事和民用方面都有重要的應(yīng)用價值。當(dāng)前，不同的應(yīng)用對SAR成像的分辨率、測繪帶寬、極化形式等提出了越來越多的要求，為了在同一個平臺上滿足多種應(yīng)用需求，具備多種工作模式成為未來SAR衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展趨勢。星載多模式SAR是指除了常規(guī)條帶成像模式以外，系統(tǒng)還可以工作在ScanSAR、聚束、TOPS/inverse TOPS和滑動聚束等

2、成像模式下。這些工作模式通過不同的工作時序控制和波束控制，在分辨率和測繪帶等性能之間進(jìn)行折衷，極大地豐富了星載SAR的觀測能力。目前，國內(nèi)外在星載SAR單種工作模式上的研究都已經(jīng)相對成熟，但對星載多模式SAR的研究大多針對一種或較為相近的幾種模式進(jìn)行。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴通過對星載多模式SAR回波信號的統(tǒng)一建模，研究多模式成像處理的通用算法，以及多模式成像性能分析和參數(shù)設(shè)計的一般性方法，試圖建立星載多模式SAR成像技術(shù)研究

3、的統(tǒng)一理論框架。在此基礎(chǔ)上，針對當(dāng)前存在的問題和未來發(fā)展趨勢，提出了區(qū)域 TOPS、全極化 TOPS和組合TOPS三種新的工作模式。
　　⑵研究了星載多模式SAR的信號建模與仿真。首先，介紹了各工作模式的工作原理。然后，在條帶模式SAR信號模型的基礎(chǔ)上，建立了多模式SAR信號的統(tǒng)一模型。在此基礎(chǔ)上，分析了多模式信號的方位多普勒特性，總結(jié)了各模式時頻關(guān)系的異同之處，初步討論了在成像處理時各模式的需求以及各模式的性能。最后，設(shè)計并實現(xiàn)

4、了多模式星載SAR仿真系統(tǒng)，給出了高分辨率聚束模式的點陣目標(biāo)仿真和寬測繪帶 TOPS模式的分布目標(biāo)回波仿真實例。本章研究成果為后文通用成像處理算法、統(tǒng)一的成像性能分析和參數(shù)設(shè)計的研究建立了理論與仿真基礎(chǔ)。
　?、茄芯苛诵禽d多模式SAR的成像處理算法。首先，研究了時/頻域擴(kuò)展技術(shù)的原理，并歸納出基于時/頻擴(kuò)展技術(shù)的星載多模式SAR成像處理方法。然后，研究了分?jǐn)?shù)階傅利葉變換/時頻變換的原理，歸納出基于時頻變換技術(shù)的星載多模式SAR成像

5、處理方法。在對比分析兩種技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合頻域擴(kuò)展和時頻變換技術(shù)，提出了一種 TOPS模式的高效成像處理算法，與已有算法相比，提速35％以上；在TOPS模式成像算法基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了通用的多模式成像處理算法，算法共用核心模塊，通過對部分模塊的組合調(diào)整，可以處理條帶模式、ScanSAR模式、聚束模式、TOPS/inverse TOPS模式和滑動聚束模式的數(shù)據(jù)；論文給出了算法的具體處理流程，并通過點陣目標(biāo)和分布目標(biāo)的仿真實驗驗證了算法的有效

6、性。
　?、妊芯苛诵禽d多模式SAR的成像性能分析和參數(shù)設(shè)計問題。成像性能分析方面，首先，結(jié)合第二章信號建模與信號特性分析的研究結(jié)果，分析了各成像模式的分辨率和測繪范圍；然后，推導(dǎo)了多模式星載SAR的點目標(biāo)雷達(dá)方程和分布目標(biāo)雷達(dá)方程，并分析了多種成像模式天線方向圖照射特點及其對信噪比的影響；最后，對多種成像模式的模糊特性進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了多模式SAR的模糊度計算方法。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方面，提出了星載多模式SAR系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計的一般流程，在

7、此基礎(chǔ)上，首先針對多模式波束方位向掃描的問題，研究了波束電掃描對脈沖重復(fù)頻率（Pulse Repetition Frequency，PRF）選擇的影響問題；然后，根據(jù)工作特點，將星載多模式SAR系統(tǒng)分為單測繪帶非連續(xù)測繪和多子測繪帶連續(xù)測繪兩類，研究了兩類系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計一般方法，并提出了一種 TOPS模式的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計方法。
　?、舍槍Ξ?dāng)前工作模式存在的問題和未來發(fā)展趨勢，提出了幾種新工作模式。首先，通過分析多種工作模式下分辨

8、率和測繪帶寬的關(guān)系，提出了“區(qū)域TOPS”的概念，能夠用于對局部區(qū)域的高分辨率和/或?qū)挏y繪帶觀測，并給出了4種實現(xiàn)方式及其參數(shù)設(shè)計方法，以本文仿真結(jié)果為例，通過增加天線方位模塊數(shù)，可以在保持測繪帶寬的情況下，將方位分辨率從12m提高到7.4m，提高38.33%。然后，分析了傳統(tǒng)全極化星載SAR的距離模糊度問題，指出傳統(tǒng)交替發(fā)射的全極化星載SAR系統(tǒng)中，受同極化模糊的影響，交叉極化距離模糊度會受到不同程度的惡化，為此提出了全極化 TOPS

9、模式以解決交叉極化距離模糊度差的問題。以本文的仿真結(jié)果為例，在/5HH HVS S? dB的情況下（如森林），可以改善交叉極化距離模糊度0.9dB；在/20HH HVS S? dB的情況下（如海洋），可以改善交叉極化距離模糊度14.2dB。最后，針對機(jī)械掃描SAR不能快速切換指向的問題，提出了一種結(jié)合TOPS模式和inverse TOPS模式的組合TOPS模式，解決了機(jī)械掃描的星載SAR系統(tǒng)無法實現(xiàn) TOPS模式而獲取高質(zhì)量的圖像的問題