合成孔径雷达技术SAR技术问题讨论2003年5月.PPT

SAR技术讨论 2003年5月 合成孔径雷达技术讨论 1 系统幅频特性 1.1 理想传递特性分析 为简化计算，理论分析时经常假设系统幅频特性为矩形函数(rect) 例如：天线口面均匀分布 线性调频脉冲波形的包络 合成孔径内的回波信号幅度分布 发射机、接收机、放大器的频率响应，等等 系统幅频特性 系统幅频特性 系统幅频特性 系统幅频特性 系统幅频特性 系统幅频特性 系统幅频特性 图像方位分辨率与加权的关系 系统幅频特性 加权函数：基底 cosn 加权， 底高 K ＝0～1， B ＝信号带宽 海明加权的波形 实用的加权函数 f ∈[-B/2, B/2 ] 其中f 为频率，B 为信号的带宽 系统幅频特性 1.3 系统幅频特性的误差 2 系统相位误差 2.1 相位误差分类 从系统角度分为： 系统相位误差：决定图像性能。是由分机相位误差合成的 分机相位误差：分机相位误差合成系统相位误差 系统要对各分机进行相位误差的适当分配 从对成像影响角度分为： 距离向相位误差：影响图像距离向分辨率、副瓣、模糊、噪声等 方位向相位误差：影响图像方位向分辨率、副瓣、模糊、噪声等 从误差函数的数学形式分解为： 一次相位误差：相位误差值随频率线性增长 二次相位误差：相位误差值随频率平方线性增长 高次相位误差：相位误差值随频率高次方线性增长 纹波相位误差：相位误差值随频率成周期性变化 随机相位误差：相位噪声，波形无规则 噪声按正态分布和均匀分布仿真结果相近 系统相位误差 2.2 各种相位误差的来源及其影响 系统相位误差 固定的频率误差、频率漂移影响图像定位精度 频率漂移还影响相位精度，对于干涉SAR成像不利 随机误差使图像信噪比下降，影响图像辐射分辨率，主要靠采用低噪声元器件和改进电路来减小 运动误差主要造成方位向相位误差，将在以后讨论 系统相位误差 2.3 相位误差影响分析 一次相位误差：相位误差值随频率线性增长，即频率误差Δf 频率误差 Δf 主要是线性调频源中心频率偏移产生的 载机径向速度引起的附加多普勒频率也造成频率误差Δf Δf 造成压缩波形位移，影响方位向定位精度： 式中 Δx ＝目标方位向位移 Δf ＝频率误差 LS＝合成孔径长度 Bd ＝多普勒带宽 Δf 造成的压缩波形距离向位移一般很小 Δf 造成通过发射、接收通道的有效信号带宽减小，影响距离向分辨率，但一般影响不大。 系统相位误差 二次相位误差：相位误差值随频率平方线性增长 距离向是调频源产生的线性调频斜率误差Δk 方位向是载机速度误差造成的多普勒调频斜率误差 收发系统的相位误差中也有一部分二次相位误差 二次相位误差造成压缩波形主瓣宽度展宽，幅度下降，降低分 辨率和增加系统损耗表 三次相位误差：主要是调频源和收发系统的相位误差产生的 三次相位误差造成点目标距离向压缩波形不对称，有一边的旁 瓣电平升高，影响PSLR 和ISLR 高次相位误差: 主要是调频源和收发系统的相位误差产生的 高次相位误差，在主瓣的远区产生成对回波，主要造成ISLR 的增加，对主瓣宽度的影响可以忽略 方位向的二次、三次、高次相位误差都是平台运动误差造成的 系统相位误差 随机相位误差影响下的积分副瓣比 系统相位误差 2.4 相位误差的计算机仿真: 相位误差的影响很难进行理论计算 在系统设计阶段，采用计算机仿真分析是最经济实用的方法 对已建立的系统，有些性能参数可直接测试，有些须采用半物理仿真或物理仿真方法进行测试和分析 系统相位误差 距离向点目标响应的仿真结果 系统相位误差 脉冲间相位随机误差的仿真分析： 脉冲间相位随机误差影响方位向分辨率、PSLR、ISLR 采用两阶泰勒频域加权，可以满足： 方位向展宽系数 1.068， PSLR 优于 –20 dB