分布式小衛(wèi)星SAR寬域、高分辨率成像方法研究.pdf

1、K10M1#女氣1N957商簧嚏手料技六學(xué)博士學(xué)位論文題、t，目分jI姜!!驏；竺婆絲、商坌辨警艘贏婆研塞RcsearchonAchievementofWidc唧athandIlighResolutionSARImagebyUsingDistrihutcdSmallSatellit船作者姓名馬倉(cāng)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)廖棒生教授學(xué)科門類T學(xué)學(xué)科、專業(yè)信號(hào)與信息處理提交論文日期二oo八年九月11分布式小衛(wèi)星SAR寬域、高分辨率成像方法研究系統(tǒng)將

2、引入更多的誤差源，如三大同步誤差(時(shí)間同步誤差、頻率同步誤差和波束同步誤差)，基線誤差、通道誤差和偏航(導(dǎo)致各個(gè)子孔徑天線非沿航向直線排列)等等。本論文對(duì)分布式SAR系統(tǒng)中存在的各種誤差源進(jìn)行分析、根據(jù)它們對(duì)多普勒模糊抑制的影響進(jìn)行分類并給出相應(yīng)的補(bǔ)償方法；并給出了一種對(duì)補(bǔ)償殘留誤差穩(wěn)健的多普勒模糊抑制方法，該方法能提高空域?qū)蚴噶繉?duì)殘留誤差的穩(wěn)健性；最后利用一組實(shí)測(cè)的多通道機(jī)載數(shù)據(jù)驗(yàn)證了以上方法的有效性。3、如果僅僅實(shí)現(xiàn)SAR以及GM

3、TI功能，則編隊(duì)小衛(wèi)星沿航向直線分布(具有很短的垂直航向基線)為最佳構(gòu)形。由于沿航向直線分布的陣列在地形高度方向不具有分辨能力，用于自適應(yīng)處理的樣本不會(huì)受到地形起伏的影響。然而，這種衛(wèi)星編隊(duì)構(gòu)形不具有地形高程測(cè)量(InSAR)功能。分布式小衛(wèi)星InSAR系統(tǒng)不但可以獲得大觀測(cè)帶和高方位分辨率的二維SAR圖像，而且還可以獲得地形高程信息。然而，在InSAR衛(wèi)星編隊(duì)構(gòu)形(即具有長(zhǎng)垂直航向基線)下獲取大測(cè)繪帶、高分辨SAR圖像面臨很大的挑戰(zhàn)。

4、其中，地面單元的陣列導(dǎo)向矢量隨地形高度和距離的劇烈變化對(duì)于獲取足夠的獨(dú)立同分布樣本(iid)進(jìn)行自適應(yīng)處理帶了挑戰(zhàn)性。另一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是寬帶陣的包絡(luò)配準(zhǔn)與回波信號(hào)的采樣模糊耦合在一起，使得包絡(luò)配準(zhǔn)與解決模糊變得更加困難。為解決分布式小衛(wèi)星InSAR系統(tǒng)所面臨的這些問(wèn)題，提出了利用該系統(tǒng)重構(gòu)寬測(cè)繪帶、高分辨率三維地形的新方法。該方法利用高分辨SAR成像技術(shù)來(lái)獲取足夠多的樣本，然后利用空一像域聯(lián)合子空間正交投影技術(shù)獲得SAR圖像中所有模糊分量

5、的高度信息，根據(jù)高度信息對(duì)所有像素中的每一個(gè)模糊分量進(jìn)行包絡(luò)配準(zhǔn)，最后利用自適應(yīng)波束形成技術(shù)取出所有多普勒模糊分量實(shí)現(xiàn)寬廣地面場(chǎng)景的高分辨率三維重構(gòu)。4、分布式SAR系統(tǒng)中存在多種誤差源，而偏航以及波束指向誤差是影響SAR圖像聚焦的主要因素。如何消除以上誤差的影響進(jìn)行SAR聚焦是分布式SAR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)寬測(cè)繪、帶高分辨率SAR成像處理、GMTI以及IIlSAR測(cè)高的基礎(chǔ)。從圖像域出發(fā)，提出了兩種新的SAR自聚焦方法，分別為基于最大全變差準(zhǔn)則