机载高分辨SAR成像与定位技术研究

发布时间：2017-12-16 18:30

  本文关键词：机载高分辨SAR成像与定位技术研究

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【摘要】：合成孔径雷达(SAR)是一种有源微波传感器,能够全天时、全天候对指定区域进行远距离高分辨率二维成像,作为一种重要的遥感工具被广泛应用在战场侦察和民用测绘等领域。近年来,随着SAR技术的不断发展,其应用领域也得到不断扩展,SAR不仅仅能够对指定区域超高分辨率二维成像,而且能够提供场景中目标的精确位置信息。极坐标格式算法(PFA)因其在成像效率较高和易于结合运动补偿等方面性能优异而被广泛应用,尤其适合大斜视角超高分辨率成像。距离徙动成像算法(RMA)作为一种最精确的成像算法,特别适合大场景高分辨率成像,本文深入研究这两种算法并处理多个型号的实测数据。在工程实践中由于惯性导航系统精度有限,并不能准确测量载机的非平稳运动,一方面在超高分辨率成像中,引起残余距离徙动(RRCM)导致目标两维散焦,另一方面引起SAR定位精度下降。在高分辨率宽幅成像中,由于距离向幅宽较宽,空变运动误差的补偿也是个难题。本文通过对现有算法做进一步的完善和改进,解决机载SAR系统研制过程中遇到的问题。论文第一章首先介绍本文的研究背景和意义,然后回顾SAR技术的发展,分析SAR超高分辨率成像技术和SAR定位技术的国内外研究现状,最后介绍本文的主要研究内容。论文第二章研究机载SAR高分辨率成像算法。首先建立SAR回波信号模型,在此模型的基础上分别研究PFA和RMA。在PFA中,利用距离向尺度变换代替距离维插值,并引入空变后处理补偿波前弯曲带来的相位误差。针对RMA,研究结合两步运动补偿的RMA,并分别通过点目标仿真和实测数据处理验证这两种算法。论文第三章研究RRCM校正算法。首先结合PFA分析残留运动误差的解析关系,揭示RRCM的来源。其次针对低频的RRCM,采用子孔径图像相关法拟合出RRCM并进行补偿。针对高频的RRCM,在一维逆滤波自聚焦算法的基础上提出一种基于孤立强点目标的二维逆滤波的自聚焦方法,可以有效校正RRCM和精确估计相位误差。论文第四章研究机载高分辨率宽测绘带SAR成像算法。首先详细分析空变运动误差的影响,在此基础上分别研究两种空变运动补偿算法,一是距离分子带的ERMA;二是基于数值计算的空变运动误差补偿算法。针对条带成像,研究基于图像域分块的条带PGA算法。论文第五章针对机载SAR自主定位技术展开研究。首先分析机载SAR的定位精度,推导定位误差的解析公式。其次研究基于距离多普勒模型的定位方法。并提出一种新的自主定位方法,通过对实测数据进行处理,验证该方法可以大幅提高机载SAR定位精度。在此基础上提出基于最小二乘的自主定位算法。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52

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