对流层路径延迟对SAR方位压缩的影响（CSDN_20240301）

目录

仿真参数

方位向脉冲压缩与高阶多普勒参数的关系

仿真结果

2m分辨率

1m分辨率

0.5m分辨率

0.3m分辨率

0.2m分辨率

0.1m分辨率

0.05m分辨率

小结

对流层路径延迟对方位脉冲压缩的影响

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仿真参数

地球参数	赤道半径（m）	6378140
	极半径（m）	6356755.3
轨道参数	半长轴（km）	7000
	倾角（°）	99
	偏心率	0.0011
姿态导引	二维姿态导引

方位向脉冲压缩与高阶多普勒参数的关系

        随着方位向分辨率的提高，距离历程的高阶项（即高阶多普勒参数）对脉冲压缩的影响越来越明显。本实验分析了不同分辨率下，为了得到符合要求的脉冲压缩性能，需要考虑的多普勒参数的阶数。

仿真结果

2m分辨率

序号	分辨率(m)	扫描角(deg)	Na	Tsyn (s)	Doppler带宽 (Hz)	fd
1	2.031510	0.42	6144	1.228600	3579.214668	0	-2913.259029

拟合阶数
2	0	-2913.259029

1m分辨率

序号	分辨率(m)	扫描角(deg)	Na	Tsyn (s)	Doppler带宽 (Hz)	Fd	Fr	拟合阶数
2	0.992119	0.86	12580	2.515800	7328.970995	0	-2913.268251	2

拟合阶数	Fd	Fr
2	-0.000002	-2913.229587

0.5m分辨率

序号	分辨率(m)	扫描角(deg)	Na	Tsyn (s)	Doppler带宽 (Hz)	Fd	Fr	拟合阶数
3	0.501910	1.70	24868	4.973400	14487.077336	0	-2913.268251	4

拟合阶数	Fd	Fr	F3	F4
2	-0.000006	-2913.117174
3	0.000015	-2913.117174	-0.000011
4	-0.000000	-2913.268242	0.000000	0.028499

0.3m分辨率

序号	分辨率(m)	扫描角(deg)	Na	Tsyn (s)	Doppler带宽 (Hz)	Fd	Fr	拟合阶数
4	0.304738	2.80	40966	8.193000	23860.491862	0	-2913.268251	4

拟合阶数	Fd	Fr	F3	F4
2	-0.000016	-2912.858341
3	0.000041	-2912.858341	-0.000011
4	-0.000000	-2913.268180	0.000000	0.028491

0.2m分辨率

序号	分辨率(m)	扫描角(deg)	Na	Tsyn (s)	Doppler带宽 (Hz)	Fd	Fr	拟合阶数
5	0.198466	4.30	62930	12.585800	36637.138832	0	-2913.268251	4

拟合阶数	Fd	Fr	F3	F4
2	-0.000039	-2912.301320
3	0.000097	-2912.301320	-0.000011
4	-0.000000	-2913.267854	0.000000	0.028474

0.1m分辨率

序号	分辨率(m)	扫描角(deg)	Na	Tsyn (s)	Doppler带宽 (Hz)	Fd	Fr	拟合阶数
6	0.101661	8.40	123124	24.624600	71524.017502	0	-2913.268251	4

拟合阶数	Fd	Fr	F3	F4
2	-0.000147	-2909.573594
3	0.000369	-2909.573594	-0.000011
4	-0.000000	-2913.262456	0.000000	0.028389

0.05m分辨率

序号	分辨率(m)	扫描角(deg)	Na	Tsyn (s)	Doppler带宽 (Hz)	Fd	Fr	拟合阶数
7	0.050376	17.00	250790	50.157800	144339.033226	0	-2913.268251	6

拟合阶数	Fd	Fr	F3	F4	F5	F6
2	-0.000602	-2898.057129
3	0.001506	-2898.057129	-0.000011
4	-0.000006	-2913.170129	0.000000	0.028033
5	0.000010	-2913.170129	-0.000000	0.028033	0.000000
6	-0.000000	-2913.267609	0.000000	0.028498	-0.000000	-0.000001

小结

1. 相同的参数，使用matlab中polyfit函数拟合，拟合阶数不同时，得到的结果不同。
2. X波段情况下，分辨率越高，需要考虑的相位误差阶数就越高
   1. 1m分辨率只需要考虑一阶和二阶相位误差
   2. 0.5m分辨率时，需要考虑三阶相位误差
   3. 0.1~0.3m分辨率时，需要考虑四次相位误差
   4. 5cm分辨率时，需要考虑六次相位误差
3. 在小斜视角情况下，奇次阶相位误差很小，可以忽略。

对流层路径延迟对方位脉冲压缩的影响

        对流层引入的路径延迟与温度、湿度、气压等因素有关，目前计算对流层路径延迟的方法主要有3种：静态模型、高度模型和积分模型。静态模型仅与雷达入射角和目标高度有关；高度模型将对流层路径延迟分为静态延迟、湿延迟和液体延迟3种，根据目标的高度估计气压、温湿度等参数，进而估计路径延迟；积分模型将对流层分为多层，分别计算电磁波在每一层的延迟量。

本实验旨在分析路径延迟对脉冲压缩的影响，所以没有考虑精度问题，直接使用静态模型计算点目标的对流层路径延迟（假设点目标的海拔为0米）。仿真结果如下表所示。

分辨率	对流程延迟	脉冲压缩结果
1m
0.5m
0.3m
0.2m
0.1m
0.05m

        在给定的轨道参数和系统参数下，根据上面的仿真结果可以得到结论：

1. 1. 方位向分辨率低于1米时，可以忽略对流层路径延迟对方位向聚焦的影响；
2. 2. 分辨率优于0.5米时，对流层路径延迟开始对方位向聚焦产生不利影响，且随着分辨率的提高（合成孔径时间的增长），这种不利影响越来越严重，如在成像算法中不对其进行补偿，将无法得到聚焦良好的图像。