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第1章 绪论 1

1.1 简介 1

1.2 发展动态 4

1.2.1 层析SAR三维成像 4

1.2.2 圆周SAR三维成像 7

1.2.3 线阵三维SAR 12

1.2.4 螺旋三维SAR 16

1.3 内容概要 17

参考文献 18

第2章 合成孔径雷达成像基础 23

2.1 引言 23

2.2 雷达相关知识回顾 23

2.2.1 系统参数 25

2.2.2 模糊函数 28

2.2.3 成像分辨力 30

2.3 雷达信号处理回顾 32

2.3.1 线性调频信号 32

2.3.2 驻定相位原理 33

2.3.3 脉冲压缩技术 35

2.3.4 插值技术 37

2.3.5 旁瓣抑制技术 40

2.4 SAR工作原理 46

2.4.1 方位向分辨力的带宽推导 46

2.4.2 方位向分辨力的波束推导 47

参考文献 48

第3章 三维合成孔径雷达成像 50

3.1 概述 50

3.2 曲线合成孔径雷达 51

3.2.1 信号模型 52

3.2.2 模糊函数与模糊域 55

3.2.3 全孔径下圆周SAR分辨力 56

3.2.4 部分孔径下圆周SAR分辨力 57

3.3 层析合成孔径雷达 58

3.3.1 信号模型 58

3.3.2 模糊函数与模糊域 63

3.3.3 成像分辨力 64

3.4 阵列合成孔径雷达 64

3.4.1 信号模型 66

3.4.2 典型发射模式的距离历史 67

3.4.3 模糊函数 70

3.4.4 三维成像基本条件 72

3.4.5 分辨力分析 74

参考文献 79

第4章 三维频域成像处理 81

4.1 概述 81

4.2 频域算法原理 81

4.2.1 距离-多普勒算法 81

4.2.2 线频调变标算法 86

4.2.3 波数域算法 89

4.3 算法实现与分析 90

4.3.1 距离-多普勒算法 90

4.3.2 线频调变标算法 94

4.3.3 波数域算法 98

4.4 基于谱估计技术的性能提升 101

4.4.1 MUSIC三维成像算法 102

4.4.2 IAA三维成像算法 109

4.4.3 算法运算量分析 115

参考文献 117

第5章 后向投影成像及并行化处理 118

5.1 后向投影成像算法 118

5.1.1 时域相关法 118

5.1.2 实现与运算量分析 120

5.1.3 实测数据处理 122

5.2 三维SAR回波并行仿真技术 128

5.2.1 回波仿真流程 128

5.2.2 回波仿真并行化 131

5.2.3 回波仿真实验 134

5.3 成像并行技术 136

5.3.1 后向投影并行化 137

5.3.2 流结构后向投影算法 139

5.3.3 成像实验 142

参考文献 148

第6章 压缩传感三维成像处理 150

6.1 压缩传感信号处理基本理论 150

6.1.1 压缩传感概述 150

6.1.2 信号稀疏表示 153

6.1.3 信号测量矩阵 154

6.1.4 信号稀疏重构算法 156

6.2 线阵三维SAR稀疏成像基本原理 157

6.2.1 线阵三维SAR回波线性表示 157

6.2.2 线阵三维SAR稀疏重构成像 162

6.3 正交匹配追踪成像算法 171

6.3.1 算法原理与流程 171

6.3.2 仿真成像结果 175

6.4 贝叶斯压缩传感成像算法 179

6.4.1 算法原理 180

6.4.2 仿真成像结果 182

6.4.3 实测成像结果 183

6.5 稀疏贝叶斯迭代最小化成像算法 185

6.5.1 算法原理 185

6.5.2 参数自适应选择 190

6.5.3 共轭梯度方法快速求解 193

6.5.4 仿真成像结果 195

6.5.5 实测成像结果 199

参考文献 203

第7章 自聚焦成像处理算法 207

7.1 相位误差 207

7.1.1 沿航迹向相位误差 210

7.1.2 二维阵列相位误差 211

7.1.3 独立三维相位误差 212

7.1.4 三维相位误差 212

7.2 模型松弛自聚焦算法 213

7.2.1 模型构建与求解 213

7.2.2 PGA算法 217

7.2.3 MCA算法 219

7.2.4 仿真结果分析 221

7.2.5 实测数据分析 225

7.3 后向投影自聚焦算法 229

7.3.1 坐标退化迭代算法 229

7.3.2 基于相位误差估计的三维后向投影自聚焦算法 235

7.4 稀疏自聚焦算法 246

7.4.1 稀疏贝叶斯迭代 246

7.4.2 算法实现 252

7.4.3 仿真结果分析 252

7.4.4 实测数据分析 255

参考文献 258

第8章 高效时域成像方法 260

8.1 快速后向投影成像 260

8.1.1 快速因式分解算法 260

8.1.2 算法实现 263

8.1.3 仿真结果分析 265

8.2 多分辨逼近曲面预测成像 266

8.2.1 曲面预测原理 266

8.2.2 预测与搜索 268

8.2.3 多分辨逼近技术 272

8.2.4 算法实现 274

8.2.5 仿真结果分析 276

8.3 子孔径逼近成像 279

8.3.1 孔径迭代与分辨力逼近 279

8.3.2 算法实现 280

8.3.3 实验数据分析 282

8.3.4 子孔径选择方式的影响 283

8.3.5 目标结构的影响 287

8.3.6 运算量对比 289

参考文献 292

第9章 三维成像阵列设计与分析 294

9.1 阵元分布与模糊函数 294

9.1.1 天线相位中心对模糊函数的影响 294

9.1.2 稀疏阵相位中心轨迹优化 305

9.2 三维MIMO-SAR系统 309

9.2.1 系统几何模型与基本假设 309

9.2.2 相参MIMO雷达基本原理 311

9.2.3 系统模糊函数及分辨力 315

9.3 MIMO天线阵列设计与优化 321

9.3.1 三维MIMO-SAR天线阵列设计需考虑的因素 321

9.3.2 三维MIMO-SAR天线阵列设计的方法 329

9.3.3 三维MIMO-SAR天线阵列模型设计 334

参考文献 346

主要符号表 348

缩略语 350