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近天底干涉SAR動態(tài)海面高程測量誤差分析

陳堯 黃默 王小青 黃海風(fēng)

陳堯, 黃默, 王小青, 黃海風(fēng). 近天底干涉SAR動態(tài)海面高程測量誤差分析[J]. 電子與信息學(xué)報, 2020, 42(3): 547-554. doi: 10.11999/JEIT190191
引用本文: 陳堯, 黃默, 王小青, 黃海風(fēng). 近天底干涉SAR動態(tài)海面高程測量誤差分析[J]. 電子與信息學(xué)報, 2020, 42(3): 547-554. doi: 10.11999/JEIT190191
Yao CHEN, Mo HUANG, Xiaoqing WANG, Haifeng HUANG. Error Analysis of Dynamic Sea Surface Height Measurement by Near-nadir Interferometric SAR[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(3): 547-554. doi: 10.11999/JEIT190191
Citation: Yao CHEN, Mo HUANG, Xiaoqing WANG, Haifeng HUANG. Error Analysis of Dynamic Sea Surface Height Measurement by Near-nadir Interferometric SAR[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(3): 547-554. doi: 10.11999/JEIT190191

近天底干涉SAR動態(tài)海面高程測量誤差分析

doi: 10.11999/JEIT190191
基金項目: 國家自然科學(xué)基金重大研究計劃(91438202)
詳細(xì)信息
    作者簡介:

    陳堯:男,1995年生,博士生,研究領(lǐng)域為雷達(dá)信號處理與系統(tǒng)仿真

    黃默:男,1973年生,研究員,博士生導(dǎo)師,研究領(lǐng)域為雷達(dá)系統(tǒng)總體

    王小青:男,1978年生,教授,博士生導(dǎo)師,研究領(lǐng)域為SAR海洋遙感與機理

    黃海風(fēng):男,1976年生,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向為分布式星載系統(tǒng)理論

    通訊作者:

    陳堯 chenyao1995@ime.ac.cn

  • 中圖分類號: TN959.6

Error Analysis of Dynamic Sea Surface Height Measurement by Near-nadir Interferometric SAR

Funds: The Major Research Plan of the Natural Science Foundation of China (91438202)
  • 摘要:

    采用近天底的寬刈幅干涉高度計是近年來新發(fā)展的海面高程測量技術(shù),與陸地高程測量不同,海浪一直處于隨機運動之中,其動態(tài)特性會在合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像和干涉處理中引入顯著誤差。對于厘米級的干涉測量精度要求來說,該誤差是主要誤差源之一。該文研究了由海面特性引起的高程誤差機理及其對于近天底干涉SAR測高精度的影響,建立了運動誤差理論模型,同時考慮了電磁偏差與疊掩偏差影響?;诓煌琒AR工作體制,在不同海況下進(jìn)行了理論近似仿真,并進(jìn)行了干涉SAR全鏈路仿真,全鏈路仿真結(jié)果能夠與理論仿真較好地吻合,驗證了誤差模型的正確。結(jié)果顯示由海浪引起的誤差隨著多普勒中心頻率近似呈線性變化,且與目標(biāo)散射加權(quán)徑向速度成正比。誤差不僅與海浪特性相關(guān),還與雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)相關(guān),這能為未來系統(tǒng)設(shè)計、誤差預(yù)算和海面高程處理提供參考。

  • 圖  1  干涉SAR運動目標(biāo)測量幾何示意圖

    圖  2  誤差仿真流程圖

    圖  3  部分海洋仿真場景(10 m/s風(fēng)速)

    圖  4  條帶模式理論仿真誤差分布

    圖  5  TOPS模式理論仿真誤差分布

    圖  6  理論近似仿真與全鏈路仿真誤差

    圖  7  誤差沿方位向變化曲線

    表  1  理論仿真系統(tǒng)參數(shù)

    仿真系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)值
    平臺高度800 km
    基線10 m
    中心頻率Ka波段
    極化方式HH
    入射角4°~4.7°
    距離采樣率0.8 m
    方位采樣率5 m
    距離分辨率1 m
    方位分辨率50 m
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  條帶模式下誤差RMS

    海況RMS(cm)
    低海況0.2670
    中等海況1.3154
    高海況6.6361
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  TOPS模式下誤差RMS

    海況RMS(cm)
    低海況1.9598
    中等海況2.2621
    高海況6.9801
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  4  實驗驗證系統(tǒng)參數(shù)

    實驗系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)值
    平臺高度852 km
    基線12 m
    中心頻率Ka波段
    極化方式HH
    入射角9°~12°
    帶寬65 MHz
    脈沖重復(fù)頻率3005 Hz
    距離分辨率3 m
    方位分辨率15 m
    下載: 導(dǎo)出CSV
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  • 加載中
圖(7) / 表(4)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2019-03-28
  • 修回日期:  2019-08-30
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2019-09-05
  • 刊出日期:  2020-03-19

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