机载双基地合成孔径雷达系统同步问题研究

论文摘要

由于收发分置和载机飞行的不确定性,使得机载双基地SAR同步问题的研究变得更加复杂。同步技术的研究包括从系统设计、硬件补偿、算法补偿等方面进行。本文研究的重点是时间同步技术和相位同步技术。首先研究了机载双基地SAR的任意空间几何模型,推导了点目标回波信号模型,给出了图像数据存储格式,结合信号模型阐述了SAR成像处理原理,研究了简化的RD成像算法。本文把时间在SAR成像处理按距离向和方位向,分成快时间和慢时间,分别对快时间、慢时间部分不同形式误差对成像的影响做了建模与分析,并做了点目标和面目标的时间误差仿真。本文对相位误差的两大主要来源:运动误差和频率源误差作了分析,对不同航向不同形式的误差对成像的影响分别做了研究,给出了误差限制条件,以及对成像影响的仿真。对频率源误差进行了建模,把频率源误差分成不同类型的误差来研究。为同步技术的研究和实现提供了理论支持。非相关双向时间传递法,可以抵消一部分系统和传递途径中的误差,可以使时间同步达到更高的精度,是一种有效的时间同步方法。对比双向时间传递法,本文提出了一种双向相位传递相位同步法,利用两个相位差之差值可以实现对相位的补偿,达到同步的效果,并给出了一种基于非相关双向时间传递法和双向相位传递同步法的同步系统框图。本文比较了多种自聚焦算法,改进了ML-PGA算法,用对比度最优来选择距离线数,采用求二次平均的方法来得到窗宽,用迭代的算子代替求相关矩阵的最大特征向量的方法。本文提出了利用脉冲追赶实现机载双基地SAR空间同步的思想,研究了基于GPS/INS/IMU的运动误差补偿系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 机载双基地合成孔径雷达概述
• 1.2 双基地SAR 国内外研究现状
• 1.3 机载双基地SAR 系统同步问题
• 1.4 本论文主要工作
• 第二章 机载双基地SAR 基本理论
• 2.1 机载双基地SAR 空间几何模型
• 2.2 机载双基地SAR 的信号模型
• 2.2.1 机载双基地SAR 回波数据格式
• 2.2.2 回波信号模型
• 2.3 SAR 成像原理
• 2.4 双基地SAR 成像算法
• 2.4.1 RD 算法原理
• 2.4.2 RD 算法基本流程
• 2.5 双基地SAR 关键技术
• 2.5.1 收发系统的三大同步
• 2.5.1.1 机载双基地SAR 的空间同步
• 2.5.1.2 机载双基地SAR 的时间同步
• 2.5.1.3 双基地雷达的频率和相位同步
• 2.5.2 双基地SAR 信号处理
• 2.5.3 运动补偿
• 2.6 本章小结
• 第三章 时间同步分析
• 3.1 时间频率基础
• 3.1.1 时间频率标准
• 3.1.2 时间、频率测量
• 3.2 时间同步分析
• 3.2.1 快时间误差对成像的影响
• 3.2.2 慢时间对成像的影响
• 3.3 时间误差对成像影响仿真
• 3.3.1 慢时间误差对成像影响仿真
• 3.3.2 快时间误差对成像影响仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 相位同步分析
• 4.1 运动误差对成像的影响分析
• 4.1.1 理想航线方向误差
• 4.1.2 俯仰方向误差
• 4.1.3 偏航方向误差
• 4.2 运动误差对成像影响仿真
• 4.3 频率源误差
• 4.3.1 时延频率相位误差
• 4.3.2 频率偏移相位误差
• 4.3.3 频率源相噪相位误差
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统同步技术研究
• 5.1 双基地SAR 的空间同步技术研究
• 5.1.1 双基地雷达的脉冲追赶同步法
• 5.1.2 机载双基地SAR 的空间同步技术
• 5.2 时间同步技术研究
• 5.2.1 常用的时间同步建立法
• 5.2.2 非相关双向时间传递时间同步
• 5.2.3 非相关双向时间传递同步精度分析
• 5.3 相位同步技术研究
• 5.3.1 相位同步技术介绍
• 5.3.1.1 基于硬件的相位同步技术研究
• 5.3.1.2 基于算法的同步技术研究
• 5.3.2 改进的相位梯度自聚焦算法
• 5.3.2.1 加窗的改进
• 5.3.2.2 相位梯度求取部分改进
• 5.3.2.3 仿真结果
• 5.3.3 双向相位传递同步技术研究
• 5.3.3.1 双向相位传递同步技术原理
• 5.3.3.2 精确相位差获取
• 5.3.3.3 双向相位传递同步技术性能分析
• 5.4 双向时间相位传递同步系统
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间研究成果