【摘要】：無人機平臺體積小,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、低空工作的無人機載成像雷達,研究并改進了高分辨SAR成像算法以及高精度定位技術。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,因此本論文結合實測數(shù)據(jù)研究了參數(shù)估計和運動補償算法,以獲得較高分辨率的圖像。為了進一步提高運動補償精度,提出一種迭代圖像偏置算法估計多普勒調頻率。根據(jù)估計的多普勒調頻率,采用基于回波數(shù)據(jù)的運動補償算法在法平面和航向方向補償載機航跡的包絡和相位。仿真和實測數(shù)據(jù)的實驗結果驗證了所提算法的有效性。本論文算法可以得分辨率達0.5m的SAR圖像。SAR圖像定位需要把目標點在圖像中的坐標轉換為經(jīng)緯度,所以坐標系之間的轉換至關重要,因此本論文分析了定位技術所用到的機體坐標系、東北天坐標系、地球坐標系之間的關系并給出了轉換方法,用實驗驗證了轉換關系的正確性。本論文研究了距離-多普勒模型的原理,從數(shù)學角度分析了模型的解算。論文通過地形高度以及飛機姿態(tài)角誤差對定位精度的影響發(fā)現(xiàn),定位結果對地形以及姿態(tài)角數(shù)據(jù)敏感。為進一步提高定位精度,本論文研究并給出了結合外部數(shù)字高程圖的解算方案。實測數(shù)據(jù)的實驗結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用要求。
【圖文】：

由于傳感器的移動，成像區(qū)域的散射點會被多個脈沖照射。因為受方位向波束方逡逑向圖的影響（復散射常數(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度隨方位時間變化。圖２．１的上部分以斜距平面內的三個傳感器位置為逡逑例，說明了正側視情況下的方位向波束方向圖。當傳感器位于Ａ點時，成像區(qū)域目標逡逑剛被發(fā)射波束主瓣照射到，其回波的強度變化曲線如圖２．１的中部所示。在目標進入逡逑波束中心處即平臺運動到圖中的Ｂ點之前，目標漸漸向波束主瓣中心靠近，接收信逡逑號強度逐漸增強。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目標逡逑／邐＼接收信號強度逡逑—．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度和多普勒頻率的影響逡逑當平臺經(jīng)過Ｂ點之后，目標離波束方向圖中心越來越遠，從Ｂ點到目標進入波逡逑束的首個零點（即圖２．１中的Ｃ點）之前，回波強度不斷減弱。在這之后，目標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致方位模糊，對多普勒中心頻率估計不準確也會加重方位向的逡逑模糊。逡逑８逡逑

達對成像區(qū)域發(fā)射重復周期為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表示載機的運動速度。雷達依次接收回波序列，逡逑陣元信號即與相應順序的序列信號相對應。機載平臺ＳＡＲ的目標模型如圖２．２所示：逡逑在圖２．２所示的模型中，雷達天線相位中心（圖中位于１邋＝於？處）與第ｎ個點逡逑目標的距離可表示為：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表示載機速度，矣如圖中所示，表逡逑示雷達與點目標的最短距離（即零多普勒線經(jīng)過目標時雷達與目標的距離）。逡逑１２逡逑
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52;P23

【參考文獻】

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本文編號：2603386