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多通道SAR-GMTI误差分析和校正研究

刘斌  
【摘要】:地面动目标检测(GMTI)是目前合成孔径雷达(SAR)领域的热点之一,它能在杂波背景下检测出运动目标。然而在实际应用中,普遍存在着载机运动误差和接收通道误差。这些误差的存在不但影响SAR成像质量,还使得杂波的抑制效果和动目标检测性能大幅度下降。本文在偏置相位中心天线技术(DPCA)的基础上着重研究了这两类误差对SAR-GMTI性能的影响和误差校正方法。 本文首先介绍了合成孔径雷达成像的原理,建立了运动目标回波模型,详细分析了动目标的多普勒中心频率和调频率对SAR图像的影响。在此基础上,深入研究了结构简单、实用性强的多通道动目标检测算法——DPCA技术。分析了DPCA算法主要性能参数(改善因子、盲速、最大可检测速度、最小可检测速度),并通过计算机仿真验证了算法的检测效果。 然后,建立载机运动误差模型,分析了机载SAR在沿航向、偏航方向、俯仰方向下不同形式的运动误差对SAR成像和动目标检测的影响。此外还分析了通道失衡情况下双通道SAR系统的杂波抑制能力,并通过计算机仿真证明了研究的正确性。 最后,针对沿航向运动误差,研究了基于三次样条插值的运动补偿方法,通过插值获取理想回波数据。针对偏航和俯仰方向运动误差,引入了一种能良好估计线性调频信号(LFM)参数的数学工具——分数阶傅里叶变换(FrFT),通过校正相位误差来达到运动补偿的目的。仿真表明这两种运动补偿方法均能很好的校正载机运动误差。此外,针对通道失衡,提出了一种利用点目标测试信号进行通道均衡的校正方法,仿真表明该方法性能良好,易于实现。


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