联合POS和数据的车载/机载SAR/InSAR运动补偿技术研究

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对于车载/机载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)和干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR, InSAR)系统,雷达平台易受到外界不确定因素影响偏离理想运动航迹产生运动误差,影响天线相位中心(Antenna Phase Center,APC)位置和雷达波束指向,从而降低SAR成像质量和InSAR测高精度。因此运动补偿是保证机载SAR成像质量和InSAR测高精度的关键技术。本文首先建立了运动误差模型,并基于该模型分析了运动误差对SAR成像和InSAR测高精度的影响。根据分析结果,研究了联合定位定向系统(Position andOrientation System, POS)测量数据和回波数据的SAR/InSAR运动补偿技术,并用实验室车载系统实测车载数据以及机载实测数据进行了算法验证和分析。基于POS数据运动补偿技术,是指利用POS数据获取的APC实际航迹位置和姿态信息,确定理想成像参考几何并以此进行误差计算和补偿,实现良好聚焦成像。本文在传统基于POS数据补偿技术基础上,进一步通过建立多项式模型快速实现基于辅助DEM定位的垂直航向运动误差补偿技术,而且还改进了传统的沿航向运动误差补偿方法,并用实测数据验证了算法的有效性。特别的,针对InSAR系统,基于实测数据验证了由姿态抖动引起的基线误差补偿的必要性。在POS数据精度较差或者不可用时,通过提取运动误差在回波数据中反映出的特性进行运动误差估计和补偿,以实现联合POS和回波数据的运动补偿,获取高质量的SAR图像。本文研究了应用广泛传统相位梯度自聚焦算法(Phase GradientAutofocus, PGA)以及其改进算法,并针对条带模式改进了子孔径长度选择策略,实现子孔径长度的自适应选择,提高了算法处理效率。最后本文提出一种基于最大对比度准则的自聚焦成像算法,并用实测数据进行分析验证。
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