多通道雷達系統(tǒng)陣列誤差校正方法研究.pdf

1、隨著雷達技術(shù)的不斷發(fā)展,對雷達的探測性能要求越來越高,涌現(xiàn)出多種多通道體制雷達,如分布式小衛(wèi)星合成孔徑雷達(SAR)體制、多輸入多輸出(MIMO)雷達體制等。對多通道信號進行相干處理能夠增大系統(tǒng)自由度,從而得到比以往單通道雷達體制更為優(yōu)越的性能。但多通道之間不可避免的幅度和相位不一致性會嚴重影響相干處理的性能,長期以來這個問題成為多通道雷達實際應用中獲得理論上高性能的主要的一個瓶頸問題。本論文即重點針對分布式小衛(wèi)星SAR系統(tǒng)、MIMO雷

2、達系統(tǒng)開展多通道雷達誤差校正問題的研究,以期解決一些實際問題,將對多通道陣列雷達發(fā)揮其潛在的高性能具有重要的意義。主要研究工作包括:
　　 1.在信源方向未知的情況下,其波達方向與陣列的幅相誤差會發(fā)生耦合,從而導致兩者的估計出現(xiàn)不可克服的誤差。針對這一問題,提出了一種基于信源方向未知而其夾角已知的分時信源的幅相誤差校正方法,該方法利用分時信源將信源波達方向與陣列幅相誤差進行分離,克服了兩者耦合帶來的影響,并構(gòu)造代價函數(shù)準確估計出

3、波達方向與幅相誤差。該方法不需迭代即能得到較好的估計結(jié)果,適用于任意陣形。
　　 2.針對分布式小衛(wèi)星SAR系統(tǒng)地面運動目標指示(GMTI)模式沿航跡水平構(gòu)型下基線誤差與幅相誤差的估計問題,首先提出了一種無需放置校正源、直接利用雷達接收回波信號實現(xiàn)分布式小衛(wèi)星陣列誤差估計的方法。該方法基于距離時間一方位多普勒域數(shù)據(jù),通過先估計并補償陣列的幅度誤差,去除其與沿航向位置誤差估計的相互影響,從而保證沿航向基線誤差估計收斂到真實值附近；

4、通過選擇零多普勒單元的數(shù)據(jù)估計相位誤差和沿航向基線誤差,避免相位誤差估計與沿航向基線誤差估計之間的迭代,減小了運算量。針對距離維脈壓后能夠在一定程度上提高信噪比這一特點,在前面所提方法的基礎上,提出了一種基于距離脈壓后時間-方位多普勒數(shù)據(jù)域的分布式小衛(wèi)星誤差估計方法,該方法中的相位誤差估計部分也能適用于無多普勒模糊的場合,同時針對分布式小衛(wèi)星的特殊情況提出了一種幅度誤差估計方法。
　　 3.為同時實現(xiàn)SAR/GMTI、InSAR

5、功能,要求分布式小衛(wèi)星SAR系統(tǒng)同時存在沿航向基線與垂直航向基線,即為立體陣,但兩類基線的耦合使得基線誤差估計更為困難。針對這一問題,提出了一種分布式小衛(wèi)星立體陣三維基線誤差圖像域估計方法,該方法適用于大立體陣且不存在多普勒模糊的場合,需要場景中存在特顯點。該方法利用圖像配準分離沿航向與垂直航向基線,并通過圖像配準與子空間分解的方法分別對兩類基線誤差進行估計。在此基礎上,分析了不同衛(wèi)星對于同一散射點的相位差的估計誤差對基線誤差估計的影響