频带合成机载SAR的运动补偿

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1、万方数据第33卷第9期2011年9月电子与信息学报JournalofElectronics＆InformationTechnologyV01．33NO．9Sept．2011频带合成机载SAR的运动补偿张梅蝴刘畅①王岩飞①⋯(中国科学院电子学研究所北京100190)⋯(中国科学院研究生院北京100039)摘要：频带合成技术能够有效改善SAR距离向分辨率，在条带模式下，为了获得与距离向相比拟的方位向分辨率，高精度的运动补偿必不可少，该文研究了频带合成系统两步补偿方案中的关键问题。首先，在利用IMU／GPS组合导航数据进行运动补偿时，目标的作用距离以及

2、载机的理想航线往往是未知的，该文结合地面角反射器的导航信息，计算出目标的实际作用距离，并且给出一种确定载机理想航线的新方法，提高了运动补偿的精度。然后，利用一种改进的相位梯度自聚焦(PGA)算法补偿剩余的时变相位误差。实际数据证明，经过上述补偿后获得了优于0．25m的方位向分辨率。关键词：合成孔径雷达：频带合成；运动补偿中图分类号：959．73文献标识码：A文章编号：1009—5896(2011)09-2114-06DOI：10．3724／SP．J．1146．2011．00190MotionCompensationforAirborneSARwi

3、thSyntheticBandwidthZhangMei①②LiuChang①WangYan—fei①⋯(InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)⋯(GraduateUniversity吖ChineseAcademyofSciences，Be班ng100039，China)Abstract：BandwidthsynthetictechniqueprovidesafinerangeresolutionfortheadvancedairborneSARsy

4、stem．Instrip-mapmode，inordertogetana8goodazimuthresolutionastherange，theprecisemotioncompensationisimportant．Thispaperstudiesseveralkeyissuesofthe“two-step’’motioncompensationmethodinthebandwidthsyntheticsystem．InthefirstcompensationstepthepreciseInertialMeasurementUnit(IMU)／

5、GPSdataisused，therealtargetdistanceandtheidealairbornelinearealwaysunknown．Inthispaper，thecornerreflectorsal'eusedtoestimatethesevalues．Andinthesecondstep，animprovedPhaseGradientAutofocus(PGA)algorithmisusedtocompensatetheresidualtime-mutativephaseerror．Realdatatestifiesthata

6、fterthe“two-step”compensationtheazimuthresolutionbetterthanO．25misobtainedfinally．Keywords：SyntheticApertureRadar(SAR)；Syntheticbandwidth；Motioncompensation1引言2维分辨率是合成孔径雷达(SAR)的关键性指标之一，在当前硬件技术条件下，多国高精度机载SAR系统利用频带合成技术11，2】间接获取超宽带信号，距离向分辨率已经达到了分米量级【3’4J。条带模式下方位向分辨率由合成孔径长度决定，天线相

7、位中心的理想状态为匀速直线运动，然而在实际飞行中，载机受大气扰动的影响【5】，致使天线相位中心的运动轨迹不再是理想运动，同时天线平台存偏航、俯仰和横滚等角运动，造成相位中心的指向发生变化。从而在回波数据中引入了幅度和2011-03-10收到，2011—06-03改回中国科学院科技创新基金(0532170138)资助课题+通信作者：张梅zhangmei201l@gmail．corn相位误差，导致方位向分辨率变差，无法满足SAR高分辨率成像的要求，为了获得与距离向相比拟的方位向高分辨率，必须进行运动补偿吼传统的运动补偿包括两步：基于传感器数据的运动补

8、偿和基于回波数据的自聚焦。在利用IMU／GPS组合导航系统所记录的天线位置和姿态信息(POS)进行运动补偿时【7j，由于天线相位中心的理