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雷达系统利用电磁波实现对环境和目标的感知与探测,具有全天时、全天候、远距离工作的特点,在军事和民用领域发挥着不可替代的信息感知作用。合成孔径雷达(SAR)是现代雷达的重要分支,在遥感测绘、海洋观测、灾害预防和侦查等领域得到了广泛应用。将SAR成像与地面动目标检测(GMTI)结合,可以在观测静态环境的同时,有效检测动态目标,在交通监视以及勘测等方面具有重要的应用价值。随着实际应用对SAR系统的要求越来越高,高分辨宽测绘带(HRWS)成像和高性能GMTI方法成为SAR的研究热点。然而,高速平台雷达受最小天线面积准则约束,难以兼顾高分辨率与宽测绘带成像;此外,SAR回波中的距离和方位模糊能量难以被有效抑制,从而可能对成像质量和动目标检测造成严重影响。通过采用多通道阵列天线并利用空域自由度,SAR能够一定程度上提高HRWS成像及慢速弱目标检测能力。本文针对高分辨宽测绘带SAR成像距离/方位模糊抑制困难,以及GMTI检测性能受方位模糊强杂波影响的问题,重点展开如下几方面研究内容:1.受多普勒和距离模糊的制约,星载SAR成像方位高分辨率和宽测绘带相互矛盾。针对该问题,本文提出了基于MIMO频率分集阵列(MIMO-FDA)SAR系统的高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法。MIMO-FDA在不同阵元(或子阵)间引入发射载频的微小偏置,同时采用相互正交的基带波形,利用FDA发射导向矢量的距离和角度二维依赖性,将不同区域的距离模糊回波信号在发射角度维推开,该方法基于FDA的距离维可控自由度,通过MIMO发射波束形成在空间频率域进行滤波,从而实现了距离模糊回波的分离以及不同距离区域的分别成像,解决了星载SAR成像测绘带宽对方位高分辨率的制约问题。仿真实验验证了所提方法的有效性和可靠性。2.针对星载SAR聚束成像时方位幅宽受限的问题,设计提出了一种基于发射分集阵列(TDA)的SAR多区域同时聚束成像体制。TDA采用单一宽带波形并在不同发射阵元间附加时延和相位调制,当时延恰为带宽分之一时,所发射的空时循环编码波形能够在空间形成全方位覆盖的天线方向图。作为一种特殊的宽带MIMO阵列,TDA能够通过后端信号处理实现对发射方向图的形成和调整;此外,结合接收端DBF,可以针对不同成像区域同时形成多组等效收发双程波束,分别对不同的观测场景进行聚束照射。该方法能够分离不同方位区域的回波信号,并对其分别进行传统聚束SAR成像处理,从而同时得到多个观测区域的HRWS成像结果。3.针对星载SAR-GMTI系统在通道数和脉冲重复频率(PRF)严格受限条件下方位模糊杂波无法得到有效抑制从而严重恶化动目标检测性能的问题,本文在检测和参数估计阶段分别提出相应的解决方法:一种为检测阶段的恒虚警率(CFAR)检测器滑窗尺寸设计方法;另一种为参数估计阶段基于图像域模糊杂波重聚焦的虚警剔除方法。前者给出了动目标和方位模糊在图像域展宽量的显式表达式,通过令保护窗和样本窗尺寸分别匹配动目标最大展宽尺寸和方位模糊展宽尺寸,从而有效保留真实动目标并过滤方位模糊强杂波。后者能够从初步检测结果中利用信号特征鉴别并剔除模糊杂波导致的虚警,提高星载SAR-GMTI检测性能的稳健性。理论分析和实测数据验证了所提方法的正确性和有效性。