خودتمركزدهي براي جبران خطاي حركت در رادار روزنه تركيبي پهپاد با تفكيك‌پذيري زياد برد

Autofocus for Motion Error Compensation in High Range Resolution UAV Synthetic Aperture Radar

حساسيت پهپاد (UAV) به اغتشاشات جوي باعث انحراف آن از مسير مستقيم و ايجاد خطاي حركت در تصاوير رادار روزنه تركيبي پهپاد (UAV SAR) مي‌شود. در اين مقاله جبران خطاي حركت يك UAV SAR كه در مود تصويربرداري نواري در ارتفاع پايين كار مي‌كند و از سيگنال LFM پله‌اي براي افزايش تفكيك‌پذيري برد بهره مي‌برد، بررسي مي‌گردد و دو رويكرد جبران حركت همراه با تشكيل تصوير پيشنهاد مي‌شود. براي جبران حركت، روش‌هاي قبلي خودتمركزدهي گراديان فاز به‌حالت سيگنال LFM پله‌اي تعميم داده مي‌شود. خطاي حركت بر اساس بازتاب زيرپالس مياني سيگنال LFM پله‌اي تخمين زده شده و براي جبران خطاي بازتاب همه زيرپالس‌ها به‌كار مي‌رود. اين ايده، پيچيدگي محاسباتي خودتمركزدهي در UAV SAR داراي تفكيك‌پذيري زياد را به‌طور قابل توجه كاهش مي‌دهد. همچنين شبيه‌سازي رويكردهاي پيشنهادي براي خطاهاي چندجمله‌اي و سينوسي نشان مي‌دهد كه خطاي حركت به‌خوبي جبران شده و مقادير ISLR و PSLR مي‌تواند به حدود dB -20 در تصاوير اهداف نقطه‌اي كاهش يابد. بنابراين اين رويكردها براي جبران خطاي حركت و تشكيل تصوير در سامانه‌هاي UAV SAR با تفكيك‌پذيري زياد مناسب هستند.

Unmanned air vehicle (UAV) sensitivity to atmospheric turbulence leads to deviation from the straight trajectory and results in motion error in the UAV synthetic aperture radar (SAR) images. In this paper, motion error compensation of a UAV SAR, which works in the stripmap mode at low altitude and uses stepped linear frequency modulation (LFM) signaling for high range resolution is investigated and two joint motion compensation and image formation approaches are proposed. For motion compensation, the existing phase gradient autofocus methods are extended to the case of stepped-LFM signaling. The motion error is estimated based on the echoed data of the middle stepped-LFM sub-pulse and is applied for error compensation of all sub-pulses. This idea significantly reduces the autofocus computational complexity in high resolution UAV SAR. Simulation results of the proposed approaches for polynomial and sinusoidal errors show their good motion compensation performance with ISLR and PSLR values close to -20 dB for point targets. Therefore, the proposed approaches are appropriate for motion error compensation and image formation in high resolution UAV SAR systems.