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对流层路径延迟对SAR方位压缩的影响（CSDN_20240301）

news 2025/9/13 2:20:16

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

仿真参数

地球参数	赤道半径（m）	6378140
地球参数	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)

Tsyn (s)

Doppler带宽

(Hz)

2.031510

0.42

6144

1.228600

3579.214668

-2913.259029

拟合阶数
2	0	-2913.259029

1m分辨率

序号

分辨率(m)

扫描角(deg)

Tsyn (s)

Doppler带宽

(Hz)

拟合阶数

0.992119

0.86

12580

2.515800

7328.970995

-2913.268251

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)

Tsyn (s)

Doppler带宽

(Hz)

拟合阶数

0.501910

1.70

24868

4.973400

14487.077336

-2913.268251

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)

Tsyn (s)

Doppler带宽

(Hz)

拟合阶数

0.304738

2.80

40966

8.193000

23860.491862

-2913.268251

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)

Tsyn (s)

Doppler带宽

(Hz)

拟合阶数

0.198466

4.30

62930

12.585800

36637.138832

-2913.268251

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)

Tsyn (s)

Doppler带宽

(Hz)

拟合阶数

0.101661

8.40

123124

24.624600

71524.017502

-2913.268251

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)

Tsyn (s)

Doppler带宽

(Hz)

拟合阶数

0.050376

17.00

250790

50.157800

144339.033226

-2913.268251

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

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。
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
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. 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. 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。

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仿真参数地球参数赤道半径（m） 6378140 极半径&a…...

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