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机载超宽带合成孔径雷达子孔径运动补偿方法研究

赖涛  
【摘要】:在超宽带合成孔径雷达系统中,运动补偿是获取高分辨雷达图像的关键技术。 本文首先研究了超宽带合成孔径雷达运动补偿的基本问题,指出空变相位误差是补偿的重点和难点。在建立机载UWB SAR运动误差模型的基础上,研究了方位向和距离向载机运动误差对于成像性能的影响。针对UWB SAR的特点,根据高分辨成像所要求的各类性能指标,得到了载机运动误差的补偿精度要求。 分析了基于信号的运动补偿(SBMC)算法,指出其不能用于UWB SAR系统中的原因:多普勒跟踪估计出的速度误差以及距离跟踪估计出的位移误差中,均叠加了由大距离迁徙造成的“伪”误差;距离跟踪估计出的位移误差并非载机实际上的运动误差,而是被大波束角“调制”的瞄准线误差。针对上述原因,提出了一种改进SBMC算法,改进算法在距离迁徙校正后完成运动误差的估计,从而克服了大距离迁徙的不利影响。改进SBMC算法能够准确获取和有效补偿载机存在的运动误差。 对UWB SAR中由大波束角造成的方位空变误差,以及大测绘带导致的距离空变误差进行了深入分析。基于载机运动误差的慢变化特性,在原始子孔径补偿算法的基础上,提出了二维子块补偿的思想。对距离压缩后的数据在方位向和距离向分别进行分块,并将子块变换到距离多普勒域,根据目标回波多普勒频率与目标相对载机的方位位置和距离位置的一一对应关系,得到了每个目标的空变相位补偿因子。为消除距离迁徙对距离空变误差补偿的影响,提出了一种改进的子孔径算法,进一步改善了补偿效果。


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