基于IMU的高分辨率机载SAR运动补偿方法研究

如何克服惯性测量单元的系统误差是一个难题，本文提出的利用参考系统校正ＩＭＵ系统误差为核心的两种易于实时实现的高分辨率机载ＳＡＲ补偿方法，一是利用参考系统如；全球定位系统或气压计，校正ＩＭＵ的系统误差。二是利用基于雷达数据的反射位移方式校正ＩＭＵ的系统误差。本文从理论上分析并比较了几种对系统误差估计和校正方法的性能和优缺点，为实现高分辨率机载ＳＡＲ成像提供理论基础。本文最后给出了相应的实验结果。     

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。      

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。     

基于SCFT处理算法的机载SAR运动补偿

该文较为详细地分析了高分辨率机载SAR数据处理中,有关目标距离单元徙动(RCM)校正和平台运动偏差的精确补偿问题。将平台运动偏差分解为空不变和空变分量,利用机载SAR系统传递函数以及SCFT算法,提出了目标RCM校正与平台MOCO合并处理的方法。仿真结果验证了方法的正确性。     

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.     

基于多普勒调频率的机载条带SAR运动补偿

提出了基于多普勒调频率的机载条带SAR运动补偿方法。该方法利用多普勒调频率随斜距的分布规律从多普勒调频率的估计值中解算出载机的运动参数，从而可在一定条件下代替由惯性测量元件组成的运动测量系统。它还用相位补偿代替插值来完成沿理想航迹的速度波动的补偿，从而节省了运算量，避免了插值带来的图像质量的下降。理论分析和实测数据成像证明了该方法的正确性和有效性。     

基于惯导系统的机载SAR运动补偿精度分析

该文分析了典型飞机惯性导航系统(INS)的误差特性及其对机载合成孔径雷达(SAR)运动补偿精度和高分辨率成像的影响。分析结果表明INS定位漂移误差是低频误差,并随时间呈级数增加。初始阶段INS漂移误差较小,与杂波锁定和自聚焦方法相结合,可以实现机载SAR高分辨率成像。     

基于数据的超宽带SAR的运动补偿方法

基于超宽带SAR(UWB-SAR)回波数据估计多普勒调频率误差,为了准确提取和补偿该误差,本文提出了一种改进MapDrift(MD)自聚焦方法,消除了正侧闪烁和合成孔径长度太大造成的不利影响;通过插值拟合运动误差以及循环误差补偿弥补了子孔径数目有限、飞机速度估计过于离散的不足,实现了MD对二次以上高阶相位误差的补偿,使MD能够适用于复杂的飞行条件(如无人机)。实际UWB-SAR数据的补偿结果验证了该方法的有效性。     

基于ECS＋PGA的机载SAR运动补偿算法

提出了一种基于ECS PGA的高精度机载SAR运动补偿算法。该算法利用ECS算法来实现成像处理,利用PGA算法实现相位误差估计与补偿。由于ECS算法利用部分孔径数据进行成像,不仅能够减小运动误差的影响,并且可以有效地减小数据处理的运算量。而PGA处理则进一步补偿了剩余的相位误差,实现精确聚焦。通过对真实的机载SAR数据的处理结果验证了文中提出的运动补偿算法的有效性。     

基于惯导的机载斜视SAR运动补偿研究

本文建立了斜视SAR运动误差模型,采用了一种基于惯导的运动补偿方法。在正侧视角度分解的基础上,针对斜视的特点对分解方法进行了改进,在此基础上进行了速度矢量投影并完成包络校正和相位误差补偿。该方法计算量小,避免了分段估计斜视角从而引入的图像拼接问题。实测数据结果表明其适应性强,在较大斜视角情况下能够得到质量较高的SAR图像。     

基于回波数据的高分辨力机载SAR运动补偿

该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。     

SINS/GPS组合平滑估计在机载SAR实时运动补偿中的应用

针对机载合成孔径雷达(SAR)实时成像运动补偿对高精度运动参数的需求,该文提出一种基于捷联惯性导航系统/全球定位系统(SINS/GPS)组合Rauch-Tung-Striebel (R-T-S)平滑估计的实时运动补偿方案。该方案在实时卡尔曼滤波的基础上,对SAR每一次合成孔径时间段内的滤波结果再进行后向平滑递推,进一步修正滤波结果。仿真试验和飞行成像数据处理结果表明,该方案可以有效提高合成孔径时间段内运动参数的估计精度。     

基于多通道联合自聚焦技术的机载三维SAR运动补偿

机载3维SAR通过天线阵实现3维的分辨,这也导致在分析3维SAR系统的运动误差时,不但要考虑载机的平动误差带来的天线阵整体平移,更要考虑载机转动误差带来的阵元间相对位置变化,因此针对3维SAR的运动误差的分析与传统单通道SAR相比难度更大。该文从平动误差和转动误差导致的斜距变化出发,利用天线阵的线性几何构型,提出基于多通道联合自聚焦技术的运动补偿算法。该算法可同时得到平动和转动误差,从而使载机运动误差得到精确补偿。最后通过仿真实验验证了算法的有效性。     

机载SAR系统平台运动容差分配方法

合成孔径雷达(SAR)系统平台运动容差分配是系统要求分配的一个重要方面,它是系统设计中的必要步骤,通过考虑误差源、误差影响和性能极限等因素使得最终的设计方案更为合理。该文在分析和仿真平台运动误差对SAR成像质量的影响的基础上,提出了一种机载SAR系统平台运动容差分配的方法:根据实际成像系统和成像环境搭建仿真平台后,通过仿真实验逐步得到独立运动误差容限、联合运动误差容限和修正运动误差容限,最后考虑一些相关因素在前面仿真所得的容限区域上合理地做出平台运动容差分配的最后决策。这种方法将系统的平台参数、平台运动误差的类型和方向、测绘宽度以及成像质量要求等因素均作为分配过程的约束条件,是一种兼具针对性和合理性的SAR系统平台运动容差分配方法。     

俯冲加速运动状态下SAR信号分析及运动补偿

该文针对SAR在俯冲加速运动状态下的运动特性,根据SAR的空间几何结构,详细分析了相对地面垂直和水平方向加速运动对回波信号的影响并根据相应的多普勒参数构造合适的方位向匹配滤波函数及相位误差校正因子进行运动补偿,计算机仿真结果验证了补偿方法的有效性。     

机载SAR的运动误差的二维空变性及其补偿

精确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键,尤其对于机载小平台和大扰动情况下的成像具有重要意义。为了获得高质量的SAR图像,该文结合波数域算法,考虑运动误差的二维空变性,提出了具体的运动补偿算法,并基于实测数据得到了成像结果。结果显示,该文提出的算法对运动误差有较好的补偿效果。