بهبود عملکرد تشکیل تصویر و جبران سازی خطای حرکت مبتنی بر روش برد-داپلر در رادارهای روزنه مصنوعی

سنجش از دور علمی است که در آن بدون تماس مستقیم با یک پدیده از آن اطلاعاتی را جمع آوری می کند و رادارهای روزنه مصنوعی (sar) به دلیل کاربرد وسیع و کارایی بالا، جایگاه ویژه ای را در این زمینه به خود اختصاص داده است. رادارهای sar که در دسته رادارهای هواپایه یا فضاپایه قرار می گیرد، عملکردی همانند رادارهای پالسی دارند. سیگنال ارسالی در آن ها عموماً چیرپ (chirp) بوده و سیگنال دریافتی به صورت دو بعدی در دو جهت برد و سمت پخش می شود که به آن داده ی خام می گویند. به دلیل وجود یک حرکت نسبی بین سکوی رادار و هدف نقطه ای، فاصله سکوی رادار با هدف نقطه ای در طول روزنه مصنوعی یکسان نبوده و این امر باعث می شود داده های مربوط به هدف نقطه ای در جهت برد جابجا شود، که به این پدیده مهاجرت سلول برد (rcm) گفته می شود. بنابراین استفاده از داده ی خام به عنوان تصویر امکان پذیر نیست و برای استخراج تصویر باید پردازش هایی بر روی آن انجام شود که به آن الگوریتم های تشکیل تصویر گفته می شود. الگوریتم های متنوعی برای تشکیل تصویر وجود دارند که از الگوریتم های پر کاربرد می توان به الگوریتم برد-داپلر (rda) اشاره نمود. یکی از پارامترهای مهم در الگوریتم های تشکیل تصویر، قدرت تفکیک تصویر در دو بعد سمت و برد می باشد که معمولاً برای رسیدن به قدرت تفکیک دلخواه از سیگنال چیرپ استفاده می شود. روش های مختلفی برای فشرده سازی چیرپ در گیرنده وجود دارد که در رادارهای sar عموماً از فیلتر منطبق می شود. ولی اخیراً استفاده از تبدیل فوریه کسری (frft) در فشرده سازی سیگنال چیرپ مطرح شده که از لحاظ معیار islr نتایج بهتری نسبت به فیلتر منطبق از خود نشان می دهد. از آنجا که frft توانایی حذف عوامل درجه دوم بر روی فاز سیگنال را دارد و rcm نیز دارای یک معادله درجه دوم است، در این پایان نامه الگوریتمی بر پایه الگوریتم rda ارائه شده که بر اساس آن با استفاده از frft علاوه بر فشرده سازی پالس، مهاجرت سلول برد نیز تصحیح می شود. یکی از موارد مهم در الگوریتم های تشکیل تصویر، پردازش همدوس داده خام می باشد. این امر مستلزم حفظ توالی فاز سیگنال دریافتی در گیرنده بوده و از آنجایی که معادله برد در فاز سیگنال دریافتی اثر گذار است، برای پردازش همدوس باید سکوی رادار در یک مسیر از پیش تعیین شده حرکت کند. ولی به دلیل ایده آل نبودن سامانه های ناوبری و همچنین وجود اختلالات جوی، جابجایی از مسیر از پیش تعیین شده امری اجتناب ناپذیر است که به این پدیده خطای حرکت گفته می شود. در عمل بگونه ای مقدار جابجایی از مسیر ایده آل اندازه گیری شده و میزان فاز مورد نیاز برای پردازش همدوس به سیگنال اضافه می شود که به این فرایند جبران سازی خطای حرکت گفته می شود. معادله برد علاوه بر فاز سیگنال دریافتی، در تأخیر پوش سیگنال ارسالی اثر می گذارد که به آن پدیده مهاجرت سلول برد غیر سیستماتیک (nsrcm) گفته می شود. روش مرسوم برای جبران سازی خطای حرکت، روش های جبران سازی دو مرحله ای است که تنها اثر خطای حرکت بر روی فاز سیگنال در راستای سمت را جبران می کند. در این پایان نامه روش جدیدی برای جبران سازی حرکت پیشنهاد می شود که اثر پدیده nsrcm نیز در نظر گرفته و آن را جبران می کند. نتایج شبیه سازی بر روی یک هدف نقطه ای نشان می دهد که الگوریتم جبران سازی پیشنهادی بر اساس معیار هایirw، pslr و islr عملکرد بهتری از خود نشان می دهد.