基于慣導的機載斜視SAR運動補償研究

張雨輪 張濤 李濤 徐瑋

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

斜視SAR具有重要的民用和軍用價值，平臺的小型化和無人化給運動補償帶來新的挑戰。實際成像中，由于氣流和控制精度的影響［1］，飛機不可能按照勻速直線飛行。同時由于一定斜視角的存在，引起多普勒中心頻率較大偏差。本文在建立斜視SAR運動誤差模型的基礎上，針對斜視的特點對正側視分解方法進行了改進，結合慣導參數和飛機運動姿態，把東北天坐標系下的速度分量投影到天線徑向和等效的理想航向上并估計出運動誤差分量，然后完成包絡校正和相位誤差補償。處理結果表明該方法有效。

1 斜視SAR運動誤差模型

如圖1所示，X軸為理想航跡，實線為實際航跡［2］。飛機高度為H，斜視角為 θ。理想速度為 V，速度誤差為ΔV(tm)，實際速度為v(tm)=V+ΔV(tm)，其中tm為慢時間，ΔX(tm)，ΔY(tm)，ΔZ(tm)分別是各自方向上的位置誤差分量。設P為合成孔徑中心，Pi為tm時刻的載機位置，其坐標為(Vtm+ΔX(tm)，ΔY(tm)，H+ΔZ(tm))。Rn為合成孔徑中心到場景中心點O的斜距，任意點目標T到O點的距離為Xn，目標T的坐標為(Rnsinθ+Xn，Yn，0)，RB為場景中點目標T到航線的最短斜距，得到載機到點目標的瞬時斜距公式為:

其中cosα=H/RB對上式進行泰勒級數展開至

得到瞬時多普勒頻率

再求導，得到瞬時多普勒調頻率

由(4)式可知，瞬時多普勒調頻率與載機速度v，斜視角 θ，以及 ax，aY，aZ，vY，vZ有關。其中第一項是瞬時調頻率的主部，后兩項分別是天線方向的加速度誤差項和速度誤差項。數據估計的方法是根據估計得到的多普勒調頻率求得 aY，aZ，vY，vZ，在此基礎上完成補償。……