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以干涉SAP雷达相位误差的分析和补偿为研究目标,对干涉SAR中双站干涉SAR和双天线干涉SAR两种构型中存在的系统误差进行了深入分析,设计了系统误差测量及补偿方法,并对部分补偿方法通过实验进行了验证。
第一章概述了干涉SAR的发展历史,进一步概述了星载干涉SAR的发展历程;简要描述了干涉SAR的高程测量原理;介绍了论文的背景和意义,总括性的说明了论文的内容和组成。
第二章分析了干涉SAR系统中双站干涉SAP和双天线干涉SAR两种构型中雷达系统相位误差的主要来源,将误差主要来源归结为频率源同步误差和接收通道特性时变误差。建立接收通道信号模型,分析了接收通道中固有相位差、时延差、随机噪声和相位漂移对干涉的影响。采用幂率功率功率谱模型表征频率源相位噪声,以勒让德多项式为正交基,将随机误差展开为正交多项式,避免了泰勒展开式中各次项之间相互耦合影响分析精度的问题;基于误差展开式解析求解了随机同步误差对SAR成像和高程测量影响,为同步方法设计提供了基础。
第三章比较和分析了现有多单元雷达系统频率源同步方法,针对双站干涉SAR提出了一种基于多通道-多PRF同步链路的同步误差测量方法,单元间采用多个通信通道分别以不同的PRF相互传输同步信号,在实现随机误差测量地同时,多PRF测量结果结合中国余数定理实现了频率源频率差的无模糊测量,从而可实现极低重复频率条件下同步误差的高精度测量;降低误差测量数据对系统数据存储和传输带来的压力。
针对分布式SAR、双(多)站SAR系统中的时间同步问题,分析了时间同步误差与相位同步误差之间的联系,由于时间同步误差与相位同步误差均来自于单元间采用了非相干频率源作为系统参考频率源,时间同步误差和相位同步误差是可相互换算的;基于这一点,提出了一种基于相位误差测量的时间同步方法的初步设想:首先获取高精度的相位同步误差,然后由相位同步误差换算时间同步误差,实现高精度的时间同步。最后对这一设想进行了初步分析和仿真。
第四章对现有SAR系统所采用的接收通道内定标方法进行分析和比较,现有内定标方法在相位标定时存在着2π周期性的测量模糊问题,论文提出了差频内定标方法,通过多定标信号差频处理的方式,增大了定标信号的等效波长,实现对接收通道的传输相位延迟的无模糊测量;将差频内定标与动态内定标相结合,提出了干涉SAR的内定标系统方案,对内定标系统的性能进行了理论分析和仿真验证。
第五章中,以双天线干涉SAR系统为背景,对干涉SAR系统频率源同步技术和接收通道内定标技术这两项共性的关键技术进行了系统设计,设计了基于时钟信号传输链路和动态内定标方法的雷达系统误差测量补偿系统方案。
第六章中,以双天线干涉SAR系统为背景,设计并实现了雷达系统误差测量和补偿系统的原理验证系统;设计和搭建了系统误差补偿原理验证平台,对系统误差和补偿方法进行了验证。
第七章对本论文的所有讨论及研究成果进行总括性说明,并对下一步的工作进行展望