波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响分析

为了定量分析波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响,该文首先建立斜视条件下波束中心近似时运动补偿残余误差的数学模型,其形式类似于斜距误差。随后推导斜视条件下二次斜距误差对干涉SAR的影响,通过仿真验证了理论推导的正确性。最后详细讨论不同波段、斜视角、轨迹偏移、地形变化和斜距情况下波束中心近似对干涉SAR运动补偿后图像质量和相干系数的影响。该文的分析结果为机载重轨干涉SAR数据处理中运动补偿精度的估计提供了技术支持。     

L波段机载重轨干涉SAR系统及其试验研究

该文介绍了一种L波段机载重轨干涉合成孔径雷达(SAR)系统及其开展的重轨干涉SAR飞行试验与数据反演研究。重点介绍了系统内定标方法、基于差分全球定位系统/惯性测量单元(DGPS/IMU)组合导航系统的重轨干涉SAR(InSAR)成像处理方法、残余运动误差(RME)估计和补偿算法以及干涉SAR模型下高程反演方法。在实测飞行试验数据中选择了两块具有代表性的试验区域,详细分析了重轨干涉SAR数据的相干性和残余运动补偿的效果,并通过干涉反演得到试验区的高程图(DEM),利用地面测量点验证得到两试验区的高程精度分别为3.40 m和2.85 m。实验结果表明该系统具有重轨干涉SAR数据获取及高精度高程反演能力,这对机载重轨干涉SAR系统设计及重点区域地形测绘具有重要借鉴意义。在飞行航迹控制较好的情况下,该系统可用于差分干涉SAR、极化干涉SAR以及层析SAR等的研究。      

机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响分析

在基于IMU/GPS 测量数据的运动补偿方法中,IMU 测量误差和地物目标定位误差导致不准确的相位补偿量,从而引入残余运动误差。该文针对机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响,建立了在斜视条件下由地物目标定位误差引入的残余运动误差的数学模型,分析了导致地物目标定位误差的系统采样延时误差、多普勒中心频率误差和参考DEM 误差对残余运动误差的影响,重点讨论了参考DEM 误差对干涉SAR 图像质量、干涉相位和相干系数的影响。该文的讨论结果为机载高精度SAR 和重轨干涉SAR 数据处理中运动补偿精度提供了理论基础。      

一种机载重轨干涉SAR相位偏移量估计算法

机载干涉SAR获取DEM的过程中,绝对相位与展开后的相位存在一个常数相位偏移量。这需要利用照射区域内角反射器的地理信息去估计这个偏置。然而,人工布设角反射器浪费人力物力。同时,在一些危险区域人工布设和测量角反射器也是难以实施的。为了克服这一限制,相位偏移量可以利用外源DEM提取的地面控制点去估计,然后通过斜坡相位模型迭代估计误差。由于机载重轨干涉SAR的时变基线误差会影响算法中斜坡相位估计模型与线性求解的匹配性能,从而影响算法估计精度。提出了一种兼顾时变基线估计和补偿的相位偏置迭代估计算法。机载C波段0.5m高分辨率重轨干涉SAR实测数据用于验证该算法的有效性,高程重建精度在4m以内。该方法简单快速,且能够消除对人工角反射器的依赖性,适合无定标点情况下机载InSAR的DEM反演。     

平地假设与残余运动误差对机载重轨干涉SAR系统性能的影响分析

对合成孔径时间长、方位空变误差大的重轨干涉SAR 进行成像时,为简化时域算法模型而引入的平地假设和由导航系统精度而引入的残余运动误差会对成像及干涉测量产生影响。该文针对平地假设引入的高程误差和导航系统精度引入的残余运动误差进行了系统分析,对其在单次航过中引入的成像距离历程误差进行建模,从理论上分析了其对平面定位、干涉相位及DEM 精度的影响,最后通过仿真及实测数据实验验证了理论分析的正确性。该文的分析结论为机载重轨干涉SAR 系统设计和信号处理提供了理论依据。      

一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法

精确的运动补偿是高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)成像的关键.运动补偿就是对原始数据进行相位校正和斜距位置校正,使雷达回波数据如同是载机在匀速直线运动状态下获得的,这是各种成像算法的基础.随着宽波束机载SAR应用的发展,运动误差在方位向的空变性对SAR成像的影响日趋显著.文中讨论了运动误差方位向的空变性及频率特性,提出了一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法,并给出了仿真结果和真实SAR数据处理结果.     

运动补偿对机载SAR重轨干涉成像的影响分析

机载重轨干涉成像时,两轨数据需要选择平行的参考轨迹,以便保证补偿之后基线的稳定性。由于实际飞行轨迹与参考轨迹之间存在运动偏移,需要进行运动补偿。区别于机载SAR单轨运动补偿,选择平行的参考轨迹往往需要搬移较大的角度。为了定量分析基于搬移的运动补偿引入的残余误差对干涉成像的影响,建立了基于搬移的SAR成像模型,将搬移导致的影响等效为斜视角模型和斜距残余误差。随后推导了由"搬移"引入的残余误差对成像的影响,以及引入的相位误差对重轨干涉的影响,并通过仿真验证了理论推导的正确性。分析结果为机载重轨干涉对平台飞行控制要求提供了一种分析手段。     

一种改进的基于干涉相位的基线估计方法

该文研究了基于干涉相位的基线估计方法,对原有基于干涉相位傅里叶变换的算法从4个方面进行了改进。提出了精确计算干涉相位瞬时频率的方法;指出了干涉相位样本区域分布原则,能够有效改善采用最小二乘拟合方法时方程的病态性;提出了能够有效剔除干涉相位噪声较大及地形变化剧烈区域对估计精度影响的定量化样本区域选取准则;通过计算差分干涉相位迭代求解优化估计精度。利用改进算法对双天线干涉和重轨干涉数据进行了基线估计,结果表明该文算法相比原有算法鲁棒性和精度都大大提高,适合机载重轨干涉SAR的基线估计。     

基于回波数据的高分辨力机载SAR运动补偿

本文详细地分析了基于距离压缩数据的运动补偿和基于复图像的运动补偿的机理,提出了基于回波数据的高分辨力机载SAR．运动补偿算法。该算法采用子孔径技术,利用修改的最大对比度法提取子孔径的多普勒调频斜率,作距离压缩数据的时域运动补偿,然后用PGA作复图像的频域运动补偿。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服单一运动补偿算法的场景依赖性,获得比较满意的成像质量。     

一种机载大斜视SAR运动补偿方法

大斜视合成孔径雷达(SAR)成像要求较长的合成孔径,这样载机的不平稳性对其影响较大,如何对大斜视SAR进行运动补偿是实现大斜视成像的关键.本文根据大斜视SAR成像的几何模型,推导出大斜视SAR的瞬时多普勒调频率表达式,并利用从数据中估计得到的多普勒调频率和运动平台的惯导参数来分离和估计运动误差的空间分量,然后利用所得的运动误差对大斜视SAR数据进行包络和相位的运动误差校正.本文所提出的大斜视SAR运动补偿方法能和大斜视SAR成像算法很好地结合,并且仿真和实测数据的成像结果验证了该方法的有效性.     

机载双站SAR运动补偿研究

与单站SAR相比,双站SAR的几何关系更复杂,运动误差来源更多,因而运动补偿难度更大.本文提出了一种有效的双站SAR运动误差的估计和补偿方法.文中首先根据双站SAR运动误差的几何模型,推导出径向运动误差随距离变化的解析式,接着利用从回波数据估计的多普勒调频率和图像对比度来估计运动参数,最后利用估计的运动参数对数据分别进行径向和沿航向运动补偿.该方法可有效校正收发平台的三维运动误差,并可降低双站SAR系统对惯导的要求.仿真和实测数据的实验结果验证了该方法的有效性.     

机载大斜视SAR的运动补偿方法

对机载大斜视的合成孔径雷达成像因速度变化引起的运动补偿方面的问题展开了研究 ,提出了大斜视角条件下运动补偿的方法 ,对其分别进行一次和二次相位补偿 ,并在进行方位压缩时考虑三次相位 ,其结果能较好地实现运动补偿。同时对补偿性能也作了分析 ,对基于运动参数估计的窄波束宽幅SAR成像算法进行了改进 ,增加一次和二次相位补偿的步骤 ,成为适用于机载大斜视SAR的成像算法     

频带合成机载SAR的运动补偿

频带合成技术能够有效改善SAR距离向分辨率,在条带模式下,为了获得与距离向相比拟的方位向分辨率,高精度的运动补偿必不可少,该文研究了频带合成系统两步补偿方案中的关键问题。首先,在利用IMU/GPS组合导航数据进行运动补偿时,目标的作用距离以及载机的理想航线往往是未知的,该文结合地面角反射器的导航信息,计算出目标的实际作用距离,并且给出一种确定载机理想航线的新方法,提高了运动补偿的精度。然后,利用一种改进的相位梯度自聚焦(PGA)算法补偿剩余的时变相位误差。实际数据证明,经过上述补偿后获得了优于0.25 m的方位向分辨率。     

机载超宽带SAR运动补偿方法

本文基于机载合成孔径雷达（SAR）正弦运动误差模型,研究了机载超宽带SAR运动补偿方法。首先,本文从理论上解释了传统“两步运动补偿法”原理,并分析了“两步运动补偿法”的优势与不足。其次,基于分析结果,文中提出一种“两步运动补偿法”的改进处理流程,称为“单步运动补偿法”。在“单步运动补偿法”中,用于补偿距离空变相位误差的“二阶补偿”由在距离弯曲校正（RCMC）后的回波域内进行改为在RCMC前的回波域内进行。与原始“两步运动补偿法”相比,“单步运动补偿法”具有更好的高频运动误差补偿性能。文中详细推导了所提运动补偿方法,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。      

一种适合低空机载平台SAR成像运动补偿方法

低空机载平台的运动存在剧烈的扰动和不确定性,使得通过其进行SAR成像的难度增大,本文提出了将快速后向投影(FFBP)算法和RTK系统高精度定位信息结合进行运动补偿,从而可以快速地获得高质量的SAR图像的方法。由于定义测绘区和成像过程中的子图像划分采用不同的坐标系,使得成像时需要对感兴趣区域进行锁定,本文提出成像区域锁定算法,能够进一步提高计算效率。最后将RTK系统的空间位置信息引入FFBP算法时本文分析了两种思路,一种是将航迹拟合为直线,将各个子图像的原点补偿至一条直线上,另一种思路是将子图像的原点补偿至一条曲线上,后者具有更高的补偿精度和适应性,但是同样也带来更高的复杂度,影响计算效率。通过两组实测数据的比较,本文认为在机载平台航线能够拟合为一条直线的情况下,应该采用近似补偿的方法以获得较高的计算效率。      

一种改进的THz-SAR高频振动误差补偿方法

将太赫兹波用于SAR成像可以解决常规SAR成像帧速低、慢动目标检测困难等问题。太赫兹合成孔径雷达(THz-SAR)与传统微波SAR成像最重要的区别在于运动补偿。因为THz-SAR的工作波长比传统微波SAR要短得多,平台的微小振动会影响成像质量,尤其是高频振动误差。平台的高频振动会在成像结果中引入成对回波,传统SAR成像算法无法实现成对回波的聚焦,也就无法准确估计振动参数,进而构造参考函数补偿高频振动带来的正弦调制相位。首先基于多普勒Keystone变换(DKT)的THz-SAR成像算法实现成对回波的聚焦成像;然后提出小波多分辨分析的方法估计高频振动频率,结合参数空间投影法完成振动幅相的估计,并实现高频振动误差的补偿;最后采用点目标的回波数据仿真验证了所提方法的有效性。     

多强点信息补偿机载聚束式SAR中的运动误差

本文根据聚束式SAR相位误差的特性,采用基于Multi-PPP算法的多强点信息进行运动补偿.经过多强点信息补偿,不仅能消除由平动产生的空不变相差,而且能补偿由转动产生的空变相差.并分析了当聚束式SAR采用PFA成像时,为了精确补偿转动误差,多强点处理中第二强点和第三强点不应该分离,也研究了该方法中强点的选择和补偿效果等问题.最后给出了典型聚束式SAR采用PFA成像时经多强点信息补偿后的仿真结果.