星载双天线干涉SAR系统的误差分析与补偿

admin · 发表于 2022-9-26 12:09:00

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干涉合成孔径雷达是在合成孔径雷达基础上发展起来的，以合成孔径雷达复数据提取的相位信息为信息源来获取地表的三维信息和变化信息。星载双天线干涉SAR系统运行在单航迹干涉模式。在航天飞机上安装两副天线，主天线既发射又接收信号，并位于舱内，而辅天线只能接收返回的回波信号，位于升出机舱外一定长的支撑臂上。要获得最终精确的高程图，需要求得准确的干涉图像。基于此本论文将该系统的误差大体分为基线误差、主辅图像去相干误差和I/Q通道幅相误差。重点研究了基线估计和基线抖动误差补偿方法。基线精确估计不仅是高程反演的参数，而且也是其它误差补偿需要的重要参量。本论文基于地球曲率模型，改进原有基线估计方法，提出了一种新的基于干涉相位信息的基线估计方法。并利用系统仿真将该方法与原始的基线估计方法进行比较，得出新方法能大大提高基线估计精度的结论。由于空间环境下运行的天线支撑臂不可能是理想的刚性连接，因此基线不可避免地会出现变形与抖动。基线的抖动模型可以分为：伸缩、横滚、俯仰和偏航。本论文通过建立回波信号模型及计算，定量分析了基线抖动对SAR图像的影响，得出了基线抖动误差示意图。基于基线抖动模型，本文提出了一种新的基线抖动补偿算法，可以大大减小计算量并提高补偿算法的效率。然后通过精度分析和仿真验证了该补偿方法的实用性与有效性。论文分析了通道不均衡对SAR图像性能的影响。基于信号数学表达式，进一步研究了IQ通道幅相误差对干涉SAR的影响。其影响主要表现在干涉相位上。在相位上产生奇数次项的偏移，从而造成图像的散焦。然后分析了常用的统计方法，对I，Q通道误差进行相应的补偿，最后仿真验证了方法的准确性。双天线干涉SAR两次成像的夹角总存在较小的差异，这是形成两幅SAR图像干涉的原因，同时也是两幅图像去相干的系统原因，表现在频谱上，即使得主辅图像频谱重叠部分减少，两幅图像的相关系数小。本文分析了距离向两SAR图像频谱的去相干现象并提出相应的滤波方法对该去相干误差进行补偿。

星载双天线干涉SAR系统的误差分析与补偿

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