机载干涉合成孔径雷达运动补偿

摘要

在机载干涉SAR(InSAR)系统中，由于气流等不稳定因素的影响，载机飞行过程中会发生位置偏移和姿态变化，载机位置偏移和姿态变化引起的运动误差影响雷达天线相位中心位置和雷达波束指向，从而影响SAR成像质量和InSAR高程反演精度。因而，对其进行运动补偿是保证成像质量和高程测量精度的关键。本文结合仿真和实测数据对机载InSAR运动补偿进行了系统的分析和总结。
　　 本文首先分析了位置偏移和姿态变化对SAR成像质量和InSAR高程反演精度的影响，接着研究了基于定位定向系统(POS)测量数据和基于回波数据的运动补偿方法。
　　 在基于POS的运动补偿方法中，利用高精度的POS测量数据获得位置偏移和姿态变化，将位置偏移和姿态变化统一等效为天线相位中心的位置变化，再按理想参考轨迹进行包络和相位补偿，并考虑地形起伏、方位空变、距离空变的影响，从而实现基于高精度POS测量数据的精确运动补偿。
　　 实际中，考虑到POS测量精度的限制，我们进一步研究基于回波数据的运动补偿方法。由于运动误差必然会反映在雷达接收的回波数据中，从回波数据中可以估计得到多普勒参数，进而获得载机运动参数，利用估计的运动参数完成SAR运动补偿；对于InSAR基线变化引起的干涉相位误差，我们利用方位配准偏移量来估计基线沿视线方向的线性变化量和利用谱分割子孔径方法进行时变基线误差估计，从而完成InSAR的运动补偿。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 运动补偿的研究目的和意义

1.2 运动补偿的研究历史与现状

1.3 论文内容安排

第二章 运动误差分析

2.1 SAR成像和InSAR工作原理

2.1.1 SAR成像基本原理

2.1.2 InSAR工作原理

2.2 位置误差的影响

2.2.1 位置误差对SAR图像的影响

2.2.2 位置误差对InSAR的影响

2.3 姿态误差的影响

2.3.1 姿态误差对SAR图像的影响

2.3.2 姿态误差对InSAR的影响

第三章 基于POS测量数据的运动补偿

3.1 基于POS数据的InSAR运动补偿

3.2 运动补偿中实际问题的考虑

3.2.1 地形起伏对运动补偿的影响及校正方法

3.2.2 方位空变对运动补偿的影响及校正方法

第四章 基于回波数据的参数估计及运动补偿

4.1 参数估计

4.1.1 参数估计的必要性

4.1.2 多普勒中心估计

4.1.3 多普勒调频率估计

4.2 基于回波数据的SAR运动补偿

4.2.1 法平面运动误差的补偿

4.2.2 沿航向运动误差补偿

4.3 基于回波数据的InSAR运动补偿

4.3.1 基线误差对高程的影响

4.3.2 残余运动误差的估计和补偿

第五章 结束语

致谢

参考文献