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双基地前视合成孔径雷达运动补偿

李文超  
【摘要】:在自主着陆、自主导航等应用领域,需要掌握飞行器正前方区域的地形地貌及目标情况,解决长期困扰雷达正前视高分辨成像的技术难题。双基地合成孔径雷达(SAR),通过收发平台分置,在飞行器正前方区域能够形成等距离线和等多普勒线的近似正交分割,具备前视高分辨成像的潜力,是目前雷达领域的研究热点。 高效、高精度的运动补偿是实际应用中实现双基地前视SAR成像的关键环节。本文围绕双基地前视SAR运动补偿所涉及的信号特性、误差建模、参数估计及补偿成像等问题,主要开展了以下工作: 1.分析了距离徙动特性、多普勒特性及高阶相位误差特性,导出了运动误差条件下的点目标二维频谱,建立了运动误差与多普勒参数的关系模型,为参数估计和运动补偿奠定了理论基础。 2.提出了基于改进Radon变换的多普勒质心估计方法,通过传感器信息利用、灰度数据稀疏化及粗精两步Radon变换等步骤,实现了双基地前视SAR多普勒质心的快速无模糊估计;提出了基于相位迭代校正的多普勒质心估计方法,以波形熵为衡量标准,通过迭代搜索距离走动斜率,同时实现了双基地前视SAR距离走动校正和多普勒质心估计。 3.提出了结合时间-调频斜率分布与改进Radon变换的多普勒参数估计方法,通过在时间-调频斜率域检测直线的斜率,实现了双基地前视SAR高阶相位误差估计和补偿。 4.提出了低对比度场景下的参数估计策略,通过首先检测时频域直线的斜率得到高对比度条件下的多普勒调频率,然后根据各距离单元之间参数的关系,实现了全场景的多普勒调频率参数估计。 5.提出了基于双曲等效模型的扩展波数域成像算法,克服了常规波数域成像算法难以嵌入二阶运动补偿的局限性,可以实现具有大距离徙动特征的双基地前视SAR成像。 采用仿真与实测数据对上述方法和方案进行了验证,结果表明,这些方法能够满足双基地前视SAR参数估计与误差补偿精度需求,有效提高成像质量。


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