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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(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。

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