非合作星地双基地SAR成像精度分析

论文摘要

星地双基地SAR系统是一种新的双基地SAR体制,具有作用距离远、安全性好、隐蔽性强、获取目标信息丰富、抗干扰性能好等优势。另外,由于其利用现有的SAR卫星作为发射源,使系统的整体成本降低,并且随着SAR卫星数目增加以及覆盖范围的增大,有望于将来在任意时间段内、全球任意地点上实现获取目标信息。因此,开展星地双基地SAR的理论和技术的研究,是一项适应现代信息化战争需求和现代军事技术发展趋势的课题。同时,星地双基地SAR也具有双基地SAR体制的一系列问题,主要有:空间几何布局更加灵活多样,增加了成像的复杂性;由更为复杂的运动误差和姿态误差引起相位误差;以及高精度成像更加困难等等。对于机载双基地SAR系统在上述几个问题上,目前虽然存在大量的理论研究,但涉及星地双基地SAR系统的成像理论分析和工程实现的资料和文献还很少。因此,本文首先介绍了星地双基地SAR成像质量的评估指标,为后续章节做了理论上的铺垫,然后对星地双基地SAR复杂的空间几何模型和回波模型进行分析,从工程实现的角度分析得到不同成像模式和特殊几何关系下的分辨特性;接着分析研究星地双基地SAR系统的相位同步误差,即收、发机所采用的独立频率源间的几种同步相位误差形式对成像的影响,给出了相关的限制门限及仿真结论;最后分析研究星地双基地SAR系统中卫星平台运动误差和姿态误差所引起的多普勒参数变化对成像质量的影响,由于星载SAR平台运动误差的校正问题,现有的资料和文献相对较多,且通过惯导能较好的校正误差,因此,本文着重分析姿态误差对成像质量的影响并给出仿真结论。另外,由于在外场实验时接收机是正侧视放置,而卫星平台的姿态误差会导致多普勒中心频率不为零,多普勒调频率也随着姿态误差而改变,因此,本文将通过研究从实测数据中估计多普勒参数的估计算法来校正其对成像质量的影响。本文最后简述了本系统的室内实验设计过程。并在上述理论分析和室内实验的基础上,对外场实验能否成功进行做了一些准备工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景及意义
• 1.2 双基地SAR 系统研究现状
• 1.2.1 双基地SAR 的国内外研究现状
• 1.2.2 双基地SAR 改进成像精度的相关技术
• 1.2.3 术语定义
• 1.3 双基地SAR 系统雷达方程
• 1.4 论文内容及结构安排
• 第二章 双基地SAR 成像质量评估指标
• 2.1 引言
• 2.2 脉冲响应函数
• 2.3 双基地SAR 雷达分辨特性
• 2.3.1 双基地SAR 距离向分辨率
• 2.3.2 双基地SAR 方位向分辨率
• 2.3.3 双基地SAR 辐射分辨率
• 2.3.4 本节小结
• 2.4 双基地SAR 雷达脉冲响应旁瓣比
• 2.4.1 峰值旁瓣比
• 2.4.2 积分旁瓣比
• 2.5 本章小结
• 第三章 星地双基地SAR 系统分析
• 3.1 引言
• 3.2 信号模型
• 3.3 星地双基地SAR 成像模式分析
• 3.3.1 接收机定点模式
• 3.3.2 接收机定点加旋转模式
• 3.3.3 接收平台水平匀速运动模式
• 3.4 星地双基地SAR 系统的分辨特性
• 3.4.1 星地双基地SAR 的距离向分辨率
• 3.4.2 星地双基地SAR 不同成像模式下的方位向分辨率
• 3.5 距离-多普勒（RD）成像算法
• 3.6 理想点目标成像结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统同步误差对星地双基地SAR 成像精度的影响分析
• 4.1 引言
• 4.2 回波信号相位误差模型
• 4.3 频率源频率误差对成像精度的影响
• 4.3.1 确定性频率误差的影响
• 4.3.2 线性时变频率误差的影响
• 4.3.3 正弦起伏频率误差的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 卫星平台相对运动效应对成像精度的影响分析
• 5.1 引言
• 5.2 卫星运动误差对成像精度的影响
• 5.3 卫星平台姿态误差对成像精度的影响
• 5.3.1 卫星平台姿态误差对多普勒参数的影响
• 5.3.2 卫星平台姿态误差引起的多普勒参数改变对成像质量的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 星地双基地SAR 多普勒参数估计
• 6.1 引言
• 6.2 多普勒质心估计方法
• 6.2.1 能差逼近法
• 6.2.2 时域估计法
• 6.2.3 相关函数多普勒估计法
• 6.2.4 算法仿真
• 6.3 多普勒调频率估计方法
• 6.3.1 子视图相关法（Map Drift）
• 6.3.2 相位梯度自聚焦（PGA）算法
• 6.3.3 算法仿真
• 6.4 补偿后仿真结果
• 6.5 本章小结
• 第七章 接收机定点成像模式下的星地双基地SAR 实验设计
• 7.1 L 波段接收机原理框图
• 7.2 室内仿真试验
• 7.2.1 仪器设备
• 7.2.2 调试模式
• 7.2.3 室内实验结果
• 7.3 外场实验准备工作
• 第八章 结束语
• 8.1 全文总结及主要贡献
• 8.2 下一步工作建议及未来研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果