电离层对星载P波段高分辨SAR成像的影响分析及误差校正

论文摘要

无线电波在电离层中传播的非理想特性会降低星载合成孔径雷达的性能。本文以电离层中电波传播理论为出发点,围绕电离层对P波段星载SAR成像性能的影响分析及误差补偿开展相关研究。由于星载SAR系统的发展,该问题成为电离层电波传播和雷达领域的热点问题之一,亟待解决。作为研究工作的基础,本文首先介绍了电离层介质特性和电离层电波传播的基础理论。在此基础上,主要开展了如下工作:(1)根据电离层中的电波传播机理,分析了电离层对SAR模糊函数的影响。根据分析的结果分别讨论了:①电离层色散对星载SAR距离向成像图像位置、峰值功率、分辨率、输出波形等参数性能的影响。②电离层相位闪烁对星载SAR方位向分辨率、峰值旁瓣比、积分旁瓣比的影响。(2)根据电离层的模型和SAR成像的基本原理,建立了考虑电离层影响的星载SAR成像的仿真平台,为分析验证电离层对星载SAR的影响奠定了基础。通过数值仿真验证了分析结果的正确性。(3)研究了电离层色散效应的抑制技术。通过理论推导、误差分析和数值仿真,提出了双频方法消除电离层色散效应的对P波段星载SAR影响的方法。仿真结果表明双频方法可以很好的消除电离层色散效应对SAR距离向成像的影响。(4)研究了电离层相位闪烁的抑制技术。根据相位误差的特点将距离多普勒域的图像相位表示为相位误差的线性模型,基于此模型讨论了三种方法以估计和补偿误差。仿真结果表明,这些方法可以抑制电离层相位闪烁的影响,使图像重新聚焦。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文内容安排
• 第二章 电离层对SAR成像的影响分析
• 2.1 电离层及其传播特性
• 2.1.1 电离层及其描述
• 2.1.2 电离层中的电波传播
• 2.2 电离层对SAR成像影响
• 2.2.1 影响模型
• 2.2.2 距离向影响（色散）
• 2.2.3 方位向影响（闪烁）
• 2.3 仿真验证
• 2.3.1 电离层影响下的SAR回波生成
• 2.3.2 数值仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 电离层色散效应的抑制
• 3.1 误差模型
• 3.1.1 距离向抑制前提
• 3.1.2 模型描述
• 3.2 双频法抑制电离层色散效应
• 3.2.1 GPS中的色散效应补偿
• 3.2.2 SAR信号中的色散效应抑制
• 3.3 其他方法介绍
• 3.3.1 自适应匹配滤波
• 3.3.2 对比度最大方法
• 3.3.3 波形预畸变技术
• 3.4 本章小结
• 第四章 电离层闪烁效应的抑制
• 4.1 相位闪烁描述
• 4.2 SAR图像相位闪烁自聚焦抑制
• 4.2.1 相位梯度自聚焦
• 4.2.2 加权最小二乘方法
• 4.2.3 最小熵方法
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果