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多通道SAR回波信号模拟器幅相误差校正研究

作　者: 陈镜
导　师: 董臻
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 幅相误差校正预失真复系数FIR滤波器 SAR信号模拟器
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 58次
引　用: 1次
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内容摘要

合成孔径雷达(SAR)半实物仿真是仿真技术和SAR技术相结合的产物,它通过全数字仿真和SAR回波信号模拟器相结合的方式灵活地产生包含空间几何、场景和各种误差特性的射频回波信号,在SAR系统设计、硬件调试、性能指标测试、系统集成维护和任务规划等SAR研制和应用全生命周期内发挥着重要作用。多通道SAR回波信号模拟器是在地面构建SAR半实物仿真系统,进行地面测试以及半实物仿真试验的重要地检设备,其通道误差决定着测试和试验的有效性。由于模拟器件的非理想特性等实际限制,多通道SAR回波信号模拟器不可避免的存在通道幅相误差,会影响对雷达成像性能及InSAR性能的准确评估,因此对模拟器幅相误差校正具有重要意义。传统的预失真校正技术不能满足模拟器在实时模拟模式下幅相误差的校正,需要采用实时FIR滤波的方法实时校正模拟器幅相特性,由于模拟器系统传递函数不具有共轭对称性,问题转化为复系数FIR校正滤波器系数的设计问题。本文首先对多通道SAR回波信号模拟器进行建模,通过理论与仿真相结合的方式分析了模拟器通道幅相误差对SAR聚焦性能和SAR图像相位的影响,以及幅相不一致性误差对干涉InSAR性能的影响。其次,给出了两种提取通道特性的方法:频谱比对法和匹配滤波加窗法,对这两种方法进行仿真验证。根据提取得到的通道补偿特性,分别采用预失真技术和设计实时校正复系数FIR滤波器的方法来实现模拟器通道幅相误差的校正。再次,根据设计的复FIR滤波器系数,利用FPGA芯片内嵌RAM配置成异步FIFO,采用乒乓模式实时实现高数据率FIR滤波器。采用该滤波器对模拟器进行幅相误差校正,实现了模拟器通道特性的校正和优化。最后,通过分布式卫星SAR通道一致性半实物仿真试验,得到分布式卫星SAR实际载荷通道一致性误差对InSAR干涉测高的影响,表明采用复系数FIR实时滤波器的方法实现多通道SAR回波信号模拟器通道幅相误差校正的有效性。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-17
  1.1 课题背景  12
  1.2 发展现状及趋势  12-16
  1.3 论文研究内容  16-17
第二章多通道SAR 回波信号模拟器幅相误差影响分析  17-35
  2.1 通道幅相误差建模  17-19
    2.1.1 理想SAR 多通道信号模拟器  17
    2.1.2 通道幅频相频误差模型  17-19
  2.2 单通道幅相误差对SAR 聚焦性能影响分析  19-22
  2.3 单通道幅相误差对SAR 图像相位的影响分析  22-25
    2.3.1 单通道幅度误差  22-23
    2.3.2 单通道相位误差  23-25
  2.4 幅相一致性误差对干涉InSAR 性能的影响分析  25-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章多通道SAR 回波信号模拟器幅相误差校正  35-53
  3.1 幅相特性提取  35-38
    3.1.1 频谱比对法  35-36
    3.1.2 加窗匹配滤波法  36-37
    3.1.3 幅相特性提取仿真  37-38
  3.2 预失真技术  38-39
    3.2.1 正交两路幅相不一致误差校正  38-39
    3.2.2 系统幅相误差校正  39
  3.3 复系数FIR 滤波器实时校正技术  39-45
    3.3.1 复系数FIR 滤波器系数设计方案  40-41
    3.3.2 复Remez 算法  41-43
    3.3.3 遗传算法  43-45
  3.4 模拟器幅相误差校正仿真  45-52
    3.4.1 校正前提取通道特性  45-47
    3.4.2 预失真技术校正仿真  47-48
    3.4.3 设计复系数FIR 滤波器校正仿真  48-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章回波模拟器高数据率FIR 滤波器的实时实现  53-63
  4.1 FIR 系统基本原理  53-54
  4.2 基于FPGA 的高数据率FIR 滤波器设计实现  54-58
    4.2.1 FIFO 设计  55-56
    4.2.2 FIR_CMLUT 模块设计  56-57
    4.2.3 FIR32 模块设计  57-58
  4.3 模拟器通道幅相误差校正结果  58-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章多通道SAR 回波信号模拟器在通道一致性半实物仿真试验中的应用  63-70
  5.1 试验方案  63-64
  5.2 干涉SAR 地面验证试验  64-65
  5.3 试验结果分析  65-68
    5.3.1 试验误差特性提取结果  65-67
    5.3.2 通道幅相特性对固定相位的影响分析  67-68
    5.3.3 通道不一致对干涉相对测高精度的影响分析  68
  5.4 本章小结  68-70
结束语  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
作者在学期间取得的学术成果  76

多通道SAR回波信号模拟器幅相误差校正研究

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