合成孔徑聲吶運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償

從?SAS?概念的提出到現(xiàn)在，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償一直是本領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)問題。對于合成孔徑處理，“運(yùn)動(dòng)”既是解答又是問題。一方面，孔徑的合成依靠運(yùn)動(dòng)；另一方面，運(yùn)動(dòng)誤差（運(yùn)動(dòng)未按照理想模型進(jìn)行而帶來的誤差）會(huì)對成像質(zhì)量產(chǎn)生影響。運(yùn)動(dòng)誤差的測量、估計(jì)及補(bǔ)償是?SAS?處理中十分關(guān)鍵的問題。

該方面的研究是在借鑒?SAR?領(lǐng)域的成果之上進(jìn)行的。SAS?運(yùn)動(dòng)基本思路是按照大的運(yùn)動(dòng)誤差抑制由運(yùn)動(dòng)誤差估計(jì)及補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)，殘余的運(yùn)動(dòng)誤差及聲波傳輸媒質(zhì)不穩(wěn)定的影響可通過回波數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)一步補(bǔ)償。

盡管從起步階段一直是關(guān)注的問題，也取得一系列研究成果，SAS?運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償研究遠(yuǎn)未成熟。而且隨著分辨率、作用距離等需求不斷提升，工程上對運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償要求也越來越高。

基于回波的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償

根據(jù)理論分析，運(yùn)動(dòng)誤差超過波長的?1/8?就會(huì)對?SAS?成像產(chǎn)生明顯影響。早期?SAS?運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償研究，主要集中在回波數(shù)據(jù)的相關(guān)性及其在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方面的應(yīng)用上。因?yàn)轵?yàn)證主要依拖曳平臺(tái)進(jìn)行，較少配置運(yùn)動(dòng)測量設(shè)備，即使配有高性能的組合慣性測量（或慣導(dǎo)）也達(dá)不到要求的精度。

基于回波數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償主要圍繞?DPC（displaced phase center）或改進(jìn)型展開。DPC?方法與雷達(dá)成像中的動(dòng)目標(biāo)檢測相似，利用多接收子陣相鄰周期回波的重疊相位中心相位，估計(jì)出運(yùn)動(dòng)誤差，從而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，相關(guān)研究也有一些成果。

通過各距離上回波數(shù)據(jù)?DPC?及平均處理，可以得到運(yùn)動(dòng)誤差估計(jì)，再將得到的估值修正各距離上回波數(shù)據(jù)，就完成了運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償過程。這類基于回波的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，在仿真試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室水槽試驗(yàn)中，可以取得較好效果。但是，對湖海上試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償效果還存在魯棒性問題。與?SAR?不同，SAS?成像具有大距離向開角的特點(diǎn)，空變效應(yīng)明顯。非理想運(yùn)動(dòng)航跡產(chǎn)生的誤差，映射到不同距離的回波數(shù)據(jù)上，盡管變化規(guī)律相近但誤差曲線不完全相同，空變效應(yīng)越大、誤差曲線差異性越大。解決空變的方法按照距離分段進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差估計(jì)及其相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，但是分段過多會(huì)帶來誤差估計(jì)信噪比降低、各段邊緣相位連續(xù)性變差等問題。

基于運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償

SAR?運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（如飛機(jī)、衛(wèi)星等）一般配有運(yùn)動(dòng)傳感器（慣導(dǎo)），SAR?成像中通過運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（粗補(bǔ)償），并通過后續(xù)的圖像域進(jìn)行自聚焦處理，對殘余誤差進(jìn)行補(bǔ)償（精補(bǔ)償）。

SAS?研究早期中采用拖曳試驗(yàn)平臺(tái)一般不配備高精度運(yùn)動(dòng)傳感器。隨著?SAS?技術(shù)不斷發(fā)展、工程上也開始得到應(yīng)用，近年來先進(jìn)的?SAS?系統(tǒng)也開始配組合運(yùn)動(dòng)傳感器（如光纖陀螺儀、聲學(xué)多普勒計(jì)程儀、水下超短基線定位儀等）。另外，無人潛航器（UUV）平臺(tái)都配有慣導(dǎo)系統(tǒng)，可為?UUV?搭載的?SAS?系統(tǒng)提供運(yùn)動(dòng)測量信息，用于相應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。

法國?Xblue?公司采用?Phins?組合運(yùn)動(dòng)傳感器與?DPC?融合方面，一直開展相關(guān)研究，并取得一定進(jìn)展。

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