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文檔簡介
1、由于背景電離層的色散特性和電離層不規(guī)則體的隨機(jī)起伏特性,低頻星載合成孔徑雷達(dá)(SAR)信號在穿過電離層時會受到不可忽視的影響。當(dāng)雷達(dá)工作頻率減小、帶寬增大、電離層活動劇烈時,星載SAR的成像性能就越容易受到電離層的影響,嚴(yán)重時會完全散焦。因此,電離層的存在會嚴(yán)重干擾和限制星載SAR的工作性能和應(yīng)用范圍。針對這一問題,本文重點討論了電離層對星載SAR成像的影響機(jī)理及對應(yīng)的校正研究,包括背景電離層和電離層閃爍(即不規(guī)則體)的影響及補(bǔ)償措施。
2、在我國對低頻星載SAR系統(tǒng)日益強(qiáng)烈需求的大背景下,本文的研究工作具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。論文的主要工作和創(chuàng)新性成果如下:
1.針對背景電離層,結(jié)合實際電離層信息和點目標(biāo)仿真,分析了其對星載SAR成像的影響,包括距離向和方位向的圖像平移和散焦問題。對于距離向,除了現(xiàn)有文獻(xiàn)已分析的圖像偏移和脈沖展寬外,對脈壓后的不對稱畸變也做了相應(yīng)討論和評估。分析結(jié)果表明,隨著載頻的降低、總的電子含量和帶寬的增大,背景電離層對距離向成像的影
3、響較大,會大大降低圖像的分辨率和精度要求。對于方位向,基于實際TEC的水平梯度分析了方位向的圖像平移和散焦問題,發(fā)現(xiàn)背景電離層對方位向的影響較小,一般情況下可以忽略。
2.針對電離層不規(guī)則體,理論方面,基于時間矩理論分別分析了不規(guī)則體多重散射效應(yīng)對星載SAR信號的時延影響以及不規(guī)則體的隨機(jī)性對相干距離的影響。結(jié)果表明,在強(qiáng)電離層起伏情況下,不規(guī)則體多重散射效應(yīng)對信號的時延影響不可忽略,甚至起到主要因素,因此會降低距離向圖像質(zhì)量
4、。另外,即使在弱起伏時,不規(guī)則體也會對相干距離造成影響,從而影響到方位向分辨率。數(shù)值仿真方面,對傳統(tǒng)的多相位屏模型進(jìn)行了斜入射、各向異性的修正,利用多相位屏模型仿真了星載SAR成像質(zhì)量的電離層不規(guī)則體效應(yīng)。分析結(jié)果表明,即使是較弱的起伏,電離層不規(guī)則體也會對目標(biāo)成像質(zhì)量造成明顯的下降,這與理論分析一致。
3.針對距離向圖像散焦的原理,提出了三頻法反演電離層信息,進(jìn)而補(bǔ)償圖像距離向的思想。由于在強(qiáng)起伏條件下,傳統(tǒng)雙頻法反演的電離
5、層信息誤差較大,因此不能很好的進(jìn)行成像校正,而三頻法由于同時考慮了不規(guī)則體多重散射效應(yīng)和背景電離層的影響,因此能夠較精確地補(bǔ)償SAR圖像,仿真結(jié)果表明了此方法的有效性。另外,利用三頻法反演得到的TEC值,進(jìn)行了基于星載SAR回波數(shù)據(jù)的電離層層析成像研究,通過對比傳統(tǒng)雙頻法結(jié)果,顯示出了三頻法的精確性。并且仿真分析了不同初始條件和仰角數(shù)據(jù)對層析成像結(jié)果的影響。
4.針對方位向圖像散焦的原理,參考機(jī)載SAR對大氣湍流和姿態(tài)改變引起
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