哈尔滨工程大学硕士学位论文
摘要
合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar,SAR）由于具有全天时、全天候的观测能
力，被广泛应用在军事及民用领域。基于调频步进信号（FrequencyJumpBurst,FJB）
的SAR通过宽带合成技术将多个窄带信号合成大带宽信号，避免了通过直接发射大带
宽信号带来的技术和方法上的难题，为实现高分辨率距离像提供了新的技术途径，成
为了研究的热点。然而，调频步进信号子脉冲的频率步进特性为其SAR图像的距离向
带来了额外的周期性的栅瓣，FJB信号子脉冲在距离向和方位向上固有的旁瓣和这些新
引入的栅瓣会遮掩或隐藏弱反射目标的主瓣，影响成像质量，造成目标的漏检或虚警
概率的增加。针对上述问题，本文从雷达信号发射端的波形参数设计、接收端的信号
滤波处理两个方面对基于FJB信号的SAR图像距离向的副瓣抑制方法展开了研究，并
基于以上两种副瓣抑制方法对二维SAR图像进行了联合副瓣抑制。主要内容包括以下
部分：
（1）针对FJB信号波形参数的随机选取为距离向压缩结果带来的不确定的高水平
副瓣问题，提出了一种基于多目标灰狼优化算法的距离向旁瓣和栅瓣联合抑制方法。
该方法能在给定系统分辨率和子脉冲瞬时带宽最大值的前提下，以最小化旁瓣和栅瓣
为目标进行波形参数寻优，得到了副瓣抑制水平与波形参数的定量关系。相比于对比
算法，多目标灰狼优化算法寻优得到的帕累托解集拥有更好的收敛性、多样性和稳定
性，得到了副瓣抑制性能更高的波形参数值。
（2）针对FJB信号子脉冲的距离压缩结果产生的高水平旁瓣和由FJB信号的频率
步进特性带来的高水平栅瓣的问题，提出了一种基于严格约束的三阶空间变迹旁瓣抑
制算法，并结合子脉冲加窗的栅瓣抑制方法，提出了一种基于子脉冲三切趾滤波全脉
冲进行三阶空间变迹算法（TripleApodizationandThree-orderSpatialVariantApodization,
TA-TSVA）处理的调频步进信号副瓣抑制算法。该方法综合了Kaiser窗的远距离栅瓣
抑制能力和Chebyshev窗的近距离栅瓣抑制能力，提升了整体的栅瓣抑制性能。该方法
通过增加滤波器的阶数扩大了滤波器系数的搜索空间，提升了旁瓣抑制性能。仿真结
果表明，该算法能够在保持主瓣不展宽的情况下更加有效地抑制SAR图像的距离向副
瓣。
（3）分析了基于FJB信号的SAR图像二维可分离副瓣抑制的可行性，将基于FJB
信号距离向副瓣抑制的波形参数设计方法和信号滤波方法对基于FJB信号的二维SAR
基于GWO算法的FJB信号SAR图像副瓣抑制方法研究
图像的副瓣进行了联合抑制，验证了两种方法对SAR图像副瓣的抑制性能。仿真结果
表明，波形参数设计方法和信号滤波方法算法联合使用能有效提高二维SAR图像的副
瓣抑制性能，比两种方法单独使用得到的副瓣抑制效果更佳。
关键词：合成孔径雷达；调频步进信号；副瓣抑制；灰狼优化算法；空间变迹算法
哈尔滨工程大学硕士学位论文
Abstract
SyntheticApertureRadar(SAR)iswidelyusedinmilitaryandcivilianfieldsduetoits
all-weatherandall-weatherobservationcapabilities.SARbasedonFrequencyJumpBurst(FJB)
signalssynthesizesmultiplenarrowbandsignalsintolargebandwidthsignalsthrough
broadbandsynthesistechnology,avoidingthetechn