PFA波前弯曲补偿方法对比分析

"这篇文档是南京航空航天大学毛新华博士的博士学位论文，研究主题涉及合成孔径雷达（SAR）的高分辨率成像和SAR/GMTI（Ground Moving Target Indicator）应用，特别是针对PFA（极坐标格式算法）在波前弯曲补偿上的改进。文章对比分析了两种补偿方法，包括重叠子孔径算法和空变后处理算法，从计算效率、补偿精度和对惯导精度的需求等方面进行了详尽的比较。" 在合成孔径雷达（SAR）技术中，PFA（极坐标格式算法）因其高效的成像性能和对非共面飞行及运动目标线性距离走动的补偿能力而被广泛采用。然而，经典PFA存在波前弯曲近似，导致成像几何保真度和可成像场景大小受限。随着分辨率需求的提升，原有的改进算法已不足以满足高精度成像需求，尤其是在超高分辨率成像和对几何精度要求极高的拼接成像处理中。 论文中，作者对PFA进行了深入探讨，解析了PFA成像原理和极坐标格式转换的过程，揭示了转换实质上包含的距离和方位两个尺度变换，其中方位尺度变换涉及keystone变换。为了提高波前弯曲误差分析的精度，作者摒弃了传统的二阶泰勒近似，发展了更为精确的波前弯曲误差公式。 在第三章，作者专注于PFA的波前弯曲补偿问题，对比了重叠子孔径算法和空变后处理算法。前者将相位补偿整合到成像过程中，计算效率相对较高，但需要大量数据重叠，导致计算量显著增加。后者则通过对PFA成像结果的后处理进行空变误差补偿，计算量相对较小，仅在方位一维进行数据复用，重叠率较低，因此计算效率优于子孔径处理算法。 通过表格数据，论文展示了两种方法在正侧视和斜视45度时的几何失真校正结果，表明本文提出的补偿方法能更准确地校正几何失真，特别是在校正目标位置上，如A、B、C、D四个点的位置纠正。 这篇论文对提高SAR成像精度和适应复杂运动条件下的成像任务提供了理论基础和实用方法，尤其在波前弯曲补偿方面，对两种方法的比较分析有助于优化SAR系统的设计和性能。