基于通道延时测量的线阵SAR多通道相位误差校正方法研究

Linear array SAR (LASAR) is a promising radar imaging technology, which could be used for airborne downward-looking 3D imaging and forword-looking 2D imaging. However, there is a lack in the imaging results of LASAR. The multi-channel phase error is the key to the imaging of LASAR. The most of current methods for phase error calibration are based on the echo of reference target, thus the calibration result is well in the nearby area, but poor for the entire scene. In this project, we intend to measure the transmission delay of signals in each channel of the linear array, using a high precision FPGA-based TDC as in high energy physics experiments, then study the multi-channel phase error calibration algorithm based on the measurement. The objective is to improve the imaging of LASAR with new ideas and attempts, promoting the practical application of LASAR.

线阵SAR应用于机载平台可进行下视三维成像和前下视二维成像，是一种极具应用前景的成像体制，但目前存在成像精度不足等问题。多通道相位误差是制约线阵SAR成像效果的关键因素。现有的相位误差校正方法主要是利用参考目标的回波信号，校正参考目标附近的区域时成像效果较好，但对整个观测场景进行校正时效果不理想。本项目拟借鉴高能物理实验中的精密时间测量方法，采用基于FPGA的TDC对线阵SAR各通道信号传输时间进行测量，并研究利用通道延时测量结果校正多通道相位误差的信号处理方法。为提高线阵SAR成像效果提供新的思路和尝试，推动线阵SAR在实际社会生产中的应用。

阵列成像雷达是近年来发展起来的新体制合成孔径雷达，包括线阵SAR和弧形阵列SAR等，用于机载平台能够实现传统SAR无法完成的前视和正下视二维成像、下视三维成像以及全方位成像等。然而阵列成像雷达系统的性能面临各种误差来源的影响：阵列成像雷达通道数量众多，无法保证每个通道对目标回波信号的幅度和相位加权完全相同，即存在着因通道不一致带来的幅度和相位误差；直升机载阵列成像雷达在悬停状态对周围进行观测时，则会受到平台机械振动以及气流等因素的影响，同样会使回波信号的幅度和相位产生误差。幅相误差的存在，尤其是相位误差，严重制约了阵列SAR的成像质量。. 本项目主要研究阵列成像雷达系统中幅度和相位误差的校正方法，以改善系统的成像效果，研究内容包括信号模型、误差特性以及误差校正算法。针对线阵SAR提出了基于误差矩阵估算和基于时域处理的幅相误差校正方法，两种方法均不依赖参考目标和外定标器。针对直升机载弧形阵列SAR提出了一种振动误差补偿方法。此外，在传统SAR成像的信号模型方面提出了一种能克服双孔径问题的线性调频距离间断连续波SAR成像模式。. 随着雷达技术的不断发展，各类阵列成像雷达将进一步迈向实用化，项目取得的研究进展和成果有望在未来应用于实际的阵列成像雷达系统中。