多通道雷達(dá)系統(tǒng)陣列誤差校正方法研究.pdf

1、隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)雷達(dá)的探測(cè)性能要求越來(lái)越高,涌現(xiàn)出多種多通道體制雷達(dá),如分布式小衛(wèi)星合成孔徑雷達(dá)(SAR)體制、多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)體制等。對(duì)多通道信號(hào)進(jìn)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(dá)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(huì)嚴(yán)重影響相干處理的性能,長(zhǎng)期以來(lái)這個(gè)問(wèn)題成為多通道雷達(dá)實(shí)際應(yīng)用中獲得理論上高性能的主要的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。本論文即重點(diǎn)針對(duì)分布式小衛(wèi)星SAR系統(tǒng)、MIMO雷

2、達(dá)系統(tǒng)開(kāi)展多通道雷達(dá)誤差校正問(wèn)題的研究,以期解決一些實(shí)際問(wèn)題,將對(duì)多通道陣列雷達(dá)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(dá)方向與陣列的幅相誤差會(huì)發(fā)生耦合,從而導(dǎo)致兩者的估計(jì)出現(xiàn)不可克服的誤差。針對(duì)這一問(wèn)題,提出了一種基于信源方向未知而其夾角已知的分時(shí)信源的幅相誤差校正方法,該方法利用分時(shí)信源將信源波達(dá)方向與陣列幅相誤差進(jìn)行分離,克服了兩者耦合帶來(lái)的影響,并構(gòu)造代價(jià)函數(shù)準(zhǔn)確估計(jì)出

3、波達(dá)方向與幅相誤差。該方法不需迭代即能得到較好的估計(jì)結(jié)果,適用于任意陣形。
　　 2.針對(duì)分布式小衛(wèi)星SAR系統(tǒng)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示(GMTI)模式沿航跡水平構(gòu)型下基線(xiàn)誤差與幅相誤差的估計(jì)問(wèn)題,首先提出了一種無(wú)需放置校正源、直接利用雷達(dá)接收回波信號(hào)實(shí)現(xiàn)分布式小衛(wèi)星陣列誤差估計(jì)的方法。該方法基于距離時(shí)間一方位多普勒域數(shù)據(jù),通過(guò)先估計(jì)并補(bǔ)償陣列的幅度誤差,去除其與沿航向位置誤差估計(jì)的相互影響,從而保證沿航向基線(xiàn)誤差估計(jì)收斂到真實(shí)值附近；

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

5、功能,要求分布式小衛(wèi)星SAR系統(tǒng)同時(shí)存在沿航向基線(xiàn)與垂直航向基線(xiàn),即為立體陣,但兩類(lèi)基線(xiàn)的耦合使得基線(xiàn)誤差估計(jì)更為困難。針對(duì)這一問(wèn)題,提出了一種分布式小衛(wèi)星立體陣三維基線(xiàn)誤差圖像域估計(jì)方法,該方法適用于大立體陣且不存在多普勒模糊的場(chǎng)合,需要場(chǎng)景中存在特顯點(diǎn)。該方法利用圖像配準(zhǔn)分離沿航向與垂直航向基線(xiàn),并通過(guò)圖像配準(zhǔn)與子空間分解的方法分別對(duì)兩類(lèi)基線(xiàn)誤差進(jìn)行估計(jì)。在此基礎(chǔ)上,分析了不同衛(wèi)星對(duì)于同一散射點(diǎn)的相位差的估計(jì)誤差對(duì)基線(xiàn)誤差估計(jì)的影響