地球同步軌道合成孔徑雷達欠相關機理與抑制技術研究

《地球同步軌道合成孔徑雷達欠相關機理與抑制技術研究》是依託北京理工大學，由董錫超擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：地球同步軌道合成孔徑雷達欠相關機理與抑制技術研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：董錫超
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

GEOSAR合成孔徑時間長、覆蓋範圍廣，多時空尺度的大氣傳播效應影響大，造成信號相位擾動（即大氣相位屏），造成大氣去相關；目標散射特性隨時間起伏，造成雜波去相關。因此，GEOSAR面臨嚴重的去相關問題，導致大相位誤差，造成圖像散焦和差分干涉性能下降。本項目針對時空變大氣層擾動與目標時變散射特性的去相關機理分析與建模、定量影響分析等開展研究，提出基於疊代子孔徑處理的高時空解析度二維大氣相位屏反演和補償算法，實現高解析度成像；提出基於Billingsley雜波運動模型的雜波去相關建模方法，結合動態森林場景SAR遙感數據仿真，完成定量影響分析，給出雜波去相關約束下的系統設計方法；提出欠相關區域永久散射體（PS）增強技術，聯合幅度-相位實現欠相關區域內中等相關性PS點的選取，並利用空間自適應濾波抑制相位噪聲，提高PS點質量；最後結合地基SAR實驗，驗證大氣相位屏估計算法與PS增強技術。

結題摘要

GEO SAR合成孔徑時間長、覆蓋範圍廣，多時空尺度的大氣傳播效應影響大，造成信號相位擾動（即大氣相位屏），造成大氣去相關；目標散射特性隨時間起伏，造成雜波去相關。因此，GEO SAR面臨嚴重的去相關問題，導致大相位誤差，造成圖像散焦和差分干涉性能下降。本項目針對時空變大氣相位屏反演與補償、目標時變散射特性的去相關機理分析與建模等主要技術難點開展研究，並提出了欠相關區域永久散射體（PS）增強技術，結合地基SAR實驗，驗證大氣相位屏反演與補償算法和PS增強技術。主要研究成果如下： 一、提出了高時空解析度二維大氣相位屏的反演和補償方法。建立了GEO SAR時空變大氣傳播效應影響下的信號模型，定量分析了二維時變-空變大氣層影響的機理和程度；研究了基於疊代子孔徑的二維大氣相位屏提取方法，補償大氣擾動相位，實現了高解析度成像。 二、進行了目標時變散射特性去相關效應的機理分析與性能評估。採用Billingsley雜波運動模型，建立了目標時變散射特性去相關條件下GEO SAR信雜比與系統參數和外界環境的關係，定量分析了多種雜波去相關對系統性能的影響。 三、提出了欠相關區域永久散射體（PS）增強技術。首先聯合幅度-相位信息，完成中等相關性永久散射體（PS點）的選取，然後基於空間自適應濾波完成噪聲相位抑制，提高PS點質量，改善差分干涉性能。 四、進行了基於地基SAR雷達系統的實驗驗證。採用由北京理工大學設計和研製的地基SAR雷達系統設計了地基SAR成像實驗，驗證了在大氣效應影響下的干涉SAR成像和形變測量的影響分析及補償方法，並驗證了長時間序列PS差分干涉技術的有效性。 本項目在GEO SAR信息獲取與成像理論研究的基礎上，針對長孔徑積累時間下多重去相關效應的難題，突破高時空解析度二維大氣相位屏反演、及目標時變散射特性去相關機理建模等關鍵難點，為實現GEO SAR成像/差分干涉處理提供了基礎理論支撐。