【摘要】：無人機(jī)平臺體積小,慣性較差,飛行時平臺易晃動,所以僅依靠常規(guī)算法難以獲得高分辨率的SAR圖像和較高的定位精度。本論文針對中、低空工作的無人機(jī)載成像雷達(dá),研究并改進(jìn)了高分辨SAR成像算法以及高精度定位技術(shù)。本論文研究了時域校正距離走動并頻域校正距離彎曲的距離-多普勒(Range-Doppler,R-D)算法,通過對實(shí)測數(shù)據(jù)的處理發(fā)現(xiàn),僅利用R-D算法獲得的圖像聚焦效果差,因此本論文結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)研究了參數(shù)估計和運(yùn)動補(bǔ)償算法,以獲得較高分辨率的圖像。為了進(jìn)一步提高運(yùn)動補(bǔ)償精度,提出一種迭代圖像偏置算法估計多普勒調(diào)頻率。根據(jù)估計的多普勒調(diào)頻率,采用基于回波數(shù)據(jù)的運(yùn)動補(bǔ)償算法在法平面和航向方向補(bǔ)償載機(jī)航跡的包絡(luò)和相位。仿真和實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提算法的有效性。本論文算法可以得分辨率達(dá)0.5m的SAR圖像。SAR圖像定位需要把目標(biāo)點(diǎn)在圖像中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度,所以坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換至關(guān)重要,因此本論文分析了定位技術(shù)所用到的機(jī)體坐標(biāo)系、東北天坐標(biāo)系、地球坐標(biāo)系之間的關(guān)系并給出了轉(zhuǎn)換方法,用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了轉(zhuǎn)換關(guān)系的正確性。本論文研究了距離-多普勒模型的原理,從數(shù)學(xué)角度分析了模型的解算。論文通過地形高度以及飛機(jī)姿態(tài)角誤差對定位精度的影響發(fā)現(xiàn),定位結(jié)果對地形以及姿態(tài)角數(shù)據(jù)敏感。為進(jìn)一步提高定位精度,本論文研究并給出了結(jié)合外部數(shù)字高程圖的解算方案。實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了解算方案可行,在沒有外部數(shù)字高程圖支持的情況下,本論文方案得到的定位誤差滿足應(yīng)用要求。
【圖文】：

由于傳感器的移動，成像區(qū)域的散射點(diǎn)會被多個脈沖照射。因?yàn)槭芊轿幌虿ㄊ藉义舷驁D的影響（復(fù)散射常數(shù)對于視角的所有微弱依賴在本文中都予以忽略），不同發(fā)射逡逑信號的回波強(qiáng)度隨方位時間變化。圖２．１的上部分以斜距平面內(nèi)的三個傳感器位置為逡逑例，說明了正側(cè)視情況下的方位向波束方向圖。當(dāng)傳感器位于Ａ點(diǎn)時，成像區(qū)域目標(biāo)逡逑剛被發(fā)射波束主瓣照射到，其回波的強(qiáng)度變化曲線如圖２．１的中部所示。在目標(biāo)進(jìn)入逡逑波束中心處即平臺運(yùn)動到圖中的Ｂ點(diǎn)之前，目標(biāo)漸漸向波束主瓣中心靠近，接收信逡逑號強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。逡逑ｔ邋ｕ＇、＇逡逑、邋１邋／逡逑＼邋Ｉ邐／逡逑Ｖ邋Ｉ邋／逡逑＾邋＼邋！邋／逡逑Ｓ邋Ｊ邋ｔ逡逑ｉ目標(biāo)逡逑／邐＼接收信號強(qiáng)度逡逑—．逡逑0邐方位向時間一逡逑方位向時丨逡逑圖２．１方位向波束方向圖及其對信號強(qiáng)度和多普勒頻率的影響逡逑當(dāng)平臺經(jīng)過Ｂ點(diǎn)之后，目標(biāo)離波束方向圖中心越來越遠(yuǎn)，從Ｂ點(diǎn)到目標(biāo)進(jìn)入波逡逑束的首個零點(diǎn)（即圖２．１中的Ｃ點(diǎn)）之前，回波強(qiáng)度不斷減弱。在這之后，目標(biāo)仍然逡逑可以被天線波束方向圖的副瓣照射到，因此回波中也包含來自副瓣的能量。來自主瓣逡逑邊緣和副瓣的能量會導(dǎo)致方位模糊，對多普勒中心頻率估計不準(zhǔn)確也會加重方位向的逡逑模糊。逡逑８逡逑

達(dá)對成像區(qū)域發(fā)射重復(fù)周期為７；的脈沖信號，因此在移動平臺的飛行空間中形成了以逡逑成ｄ邋＝邐為間隔的均勻直線陣列，Ｆ表示載機(jī)的運(yùn)動速度。雷達(dá)依次接收回波序列，逡逑陣元信號即與相應(yīng)順序的序列信號相對應(yīng)。機(jī)載平臺ＳＡＲ的目標(biāo)模型如圖２．２所示：逡逑在圖２．２所示的模型中，雷達(dá)天線相位中心（圖中位于１邋＝於？處）與第ｎ個點(diǎn)逡逑目標(biāo)的距離可表示為：逡逑？＾－（Ｆｓｉｎ＾0Ｋ邋ｄｋ邐（２＇２0）逡逑式中，６？。表示波束斜視角，￣表示方位慢時間，，Ｐ表示載機(jī)速度，矣如圖中所示，表逡逑示雷達(dá)與點(diǎn)目標(biāo)的最短距離（即零多普勒線經(jīng)過目標(biāo)時雷達(dá)與目標(biāo)的距離）。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52;P23

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2603386