近天底干涉SAR动态海面高程测量误差分析

发布时间：2025-02-10 17:28

　　 采用近天底的宽刈幅干涉高度计是近年来新发展的海面高程测量技术,与陆地高程测量不同,海浪一直处于随机运动之中,其动态特性会在合成孔径雷达(SAR)成像和干涉处理中引入显著误差。对于厘米级的干涉测量精度要求来说,该误差是主要误差源之一。该文研究了由海面特性引起的高程误差机理及其对于近天底干涉SAR测高精度的影响,建立了运动误差理论模型,同时考虑了电磁偏差与叠掩偏差影响。基于不同SAR工作体制,在不同海况下进行了理论近似仿真,并进行了干涉SAR全链路仿真,全链路仿真结果能够与理论仿真较好地吻合,验证了误差模型的正确。结果显示由海浪引起的误差随着多普勒中心频率近似呈线性变化,且与目标散射加权径向速度成正比。误差不仅与海浪特性相关,还与雷达系统参数相关,这能为未来系统设计、误差预算和海面高程处理提供参考。

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【部分图文】：

图1干涉SAR运动目标测量几何示意图

z如图1所示，图中T点箭头代表海浪3个方向速度，分为表面速度与垂直速度两类，其对于高程偏差有不同的影响。此时轴代表方位向，轴代表地距向，轴代表垂直向。在成像过程中，SAR假设目标静止不动，如果目标运动则会产生成像坐标偏移。此时天线处于双发双收模式，基线两端SAR慢时间域回波可分别....

图4为3种海况下误差仿真结果，可以看到误差随着风速增加明显变大

普勒中心频率基本为0。图4为3种海况下误差仿真结果，可以看到误差随着风速增加明显变大。由于条带模式多普勒中心保持稳定，此时误差沿方位向变化呈现波浪状，其绝对值较小，相对随机分布在0附近，且随着海况增加误差变大。进行统计分析，可以得到3种海况下误差的均方根RMS分布，如表2所示。可....

图3部分海洋仿真场景(10m/s风速)

普勒中心频率基本为0。图4为3种海况下误差仿真结果，可以看到误差随着风速增加明显变大。由于条带模式多普勒中心保持稳定，此时误差沿方位向变化呈现波浪状，其绝对值较小，相对随机分布在0附近，且随着海况增加误差变大。进行统计分析，可以得到3种海况下误差的均方根RMS分布，如表2所示。可....

图4条带模式理论仿真误差分布

进行统计分析，可以得到误差的统计特性，如表3所示。此时在较低海况下，误差RMS也达到厘米量级，其难以满高精度的要求。所以在TOPS模式下，即使为低海况，其误差补偿方法是必须的。4.3全链路实验验证本节将理论仿真结果与全链路仿真结果进行对比，此时采用合作方全链路SAR仿真系统进行验....

本文编号：4032817