星载SAR脉冲重复频率和幅宽冗余设计的仿真与研究

介绍了星载SAR(合成孔径雷达)PRF(脉冲重复频率)的设计方法,分析了影响PRF的因素,针对轨道高度突变、PRF如何变化而满足对同一波位连续成像的情况下给出了仿真。讨论了在观测幅宽冗余设计的前提下,当卫星轨道高度或姿态发生变化时,星载SAR波位设计可能受到的影响程度,通过仿真表明,观测幅宽冗余设计一定时,要求卫星的高度和视角突变不能超过一定的范围。     

遗传算法在扫描SAR波位设计中的应用

该文提出了用遗传算法计算天线相位加权的方法,实现了天线方向图展宽赋形,以满足星载SAR观测带的要求。另外,对天线方向图展宽赋形进行了仿真,然后根据展宽的方向图、扫描SAR系统参数和轨道参数,对距离和方位模糊度、系统灵敏度等指标进行了计算,给出了仿真计算结果;由这些指标,设计出了波位。仿真表明:在天线方向图展宽赋形中,用遗传算法计算天线相位加权的方法是可行的。     

基于分辨性能的GEOSAR凝视成像轨道优化设计

利用地球同步轨道合成孔径雷达(SAR)卫星对地覆盖范围广、轨道周期短等特点,结合波束控制技术可以实现对热点地区的长时间持续观测,即地球同步轨道SAR(GEOSAR)凝视成像。对于GEOSAR凝视成像系统而言,由于轨道高度大大提高,地球自转效应和地表曲率的影响更加显著,在对目标的持续观测过程中,分辨性能变化较大,甚至存在无法二维分辨的观测位置。为了保证卫星资源的利用率,需要通过轨道参数的优化设计,获得更长的二维高分辨观测时间。通过引入俯仰角,对传统成像几何模型加以改进,并推导了适用于GEOSAR的二维分辨率表达式。利用该表达式,分析不同观测位置的二维分辨效果,计算不同轨道参数设计对应的有效观测时...     

合成孔径雷达卫星系统任务分析方法研究

系统地总结了国内外合成孔径雷达(SAR)卫星的发展现状及趋势,提出了大视角双侧视SAR卫星的新概念。针对SAR卫星有效载荷的特点,从用户需求分析和关键约束条件入手,研究了卫星轨道设计与覆盖性能分析方法,总结了雷达波位参数设计和系统性能分析方法,提出了SAR卫星系统星地一体化任务分析方法。通过计算机仿真,对大视角双侧视SAR卫星概念进行了初步可行性分析。     

高分辨率宽观测带星载SAR技术研究

星载合成孔径雷达因其全天候、全天时的侦察性能,倍受军事和民事应用关注,目前高分辨率宽观测带SAR是星载合成孔径雷达研究的热点问题,在需要进行全球大范围动态监视或高重访周期观测的局部热点地区的应用中都希望能够采用高分辨率宽观测带成像。在讨论多种用于实现宽观测带SAR的系统技术的基础上,提出一种基于方位向多波束和距离向波束扫描方法的高分辨率宽观测带星载SAR系统设计方法,并结合一个设计实例,详细分析系统性能和设计时应注意的若干问题。     

星载扫描SAR系统参数设计与仿真

本文系统地阐述了星载扫描SAR的基本工作原理,主要研究了扫描SAR各子测绘带信号参数的设计、距离与方位模糊以及噪声等效后向散射系数。然后基于Matlab的计算机仿真给出了一个星载扫描SAR系统参数的设计实例。在该实例中,根据卫星和雷达参数给出了波位设计、信号时序设计和模糊度、噪声等效后向散射系数的计算结果。仿真结果满足设计要求,为工程实践中的星载扫描SAR总体设计提供了参考。     

大椭圆轨道SAR系统设计及关键技术研究

大椭圆轨道SAR（Highly-Elliptic Earth Orbital SAR）作为低轨SAR（LEOSAR）、中高轨SAR（MEOSAR、HEOSAR）的结合,具有观测范围广、时间分辨率高的特点,是非常具有应用前景的新型SAR系统。本文根据大椭圆轨道SAR的系统特点及优势,对大椭圆轨道SAR系统设计中的成像体制选择、工作参数选择、成像模式设计等进行了论述。针对大椭圆轨道SAR系统存在的特殊问题,对大椭圆轨道SAR的关键技术问题进行分析,提出了针对上升/下降时段、远地时段观测特点的高精度成像算法,并对大椭圆轨道SAR天线和空间环境适应性设计难点进行了总结。这些研究结果为大椭圆轨道SAR系统实现及应用提供有益参考。     

地球同步轨道星载SAR观测特性分析

地球同步轨道星载合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar,GEOSAR)具有超高的卫星轨道和超长的合成孔径时间,相比于目前的低轨星载SAR,GEOSAR在信号特性与成像信号处理方面变化显著.GEOSAR体制和理论方法的研究都要以GEOSAR自身的特性分析为基础.文中根据GEOSAR的星地几何关系对星下点轨迹、卫星速度与波束扫描速度、合成孔径时间、多普勒特性等观测特性进行了深入分析,然后在此基础上与典型低轨SAR进行比较,得出了相应结论.     

联合多方位角调频率估计的星载SAR三维成像方法

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)通过波束的方位向扫描可以实现单次航过的多方位观测。在多方位角观测过程中,卫星弯曲轨道可等效为长3维曲线阵列,从而具备了3维成像能力。由于多方位角观测在高度维采样的稀疏性,无法直接通过3维FFT实现无模糊成像,且目标在不同方位角SAR图像的投影与高程间的传递相对复杂。针对该问题,该文提出了联合多方位角调频率估计的星载SAR3维成像方法。该方法首先给出了不同观测方位角下多普勒调频率误差与目标高程误差间的关系,利用视错位法(Map Drift, MD)估计多普勒调频率误差。然后,联合多方位角高程估计结果提升高程估计精度。最后,利用高程估计结果恢复目标3维几何信息,从而实现3维成像。仿真实验验证了该方法的高程估计精度可达米级。      

星载SAR成像对卫星姿态控制精度的要求

详细地论述了椭圆轨道条件下星载SAR目标的多普勒特性,推导了卫星姿态变化下多普勒参数的表达式,证明了卫星姿态变化对星载SAR成像的影响.理论分析与仿真结果表明卫星轨道近似与姿态变化对星载SAR成像有较大影响,应根据不同的成像精度提出不同的卫星控制精度.     

星载多站方位多通道高分辨宽测绘带SAR成像

结合数字波束形成技术,星载方位多通道合成孔径雷达(SAR)系统可以克服最小天线面积限制,实现高分辨宽测绘带(High Resolution and Wide Swath, HRWS)SAR成像。结合多站SAR系统即可实现高分辨干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR, InSAR)地形测绘。该文通过分析星载多站模式下各接收通道接收回波的信号模型,推导得到了其相对于参考接收通道接收回波的通用相位补偿公式,该公式同时补偿了由沿航向和垂直航向基线引起的相位误差,然后对基于最优Capon法的多相位中心解模糊成像的保相性进行了分析证明,由此得到了解模糊后每个方位时刻回波所对应的卫星轨道信息,为后续干涉处理及目标定位等奠定基础,最后利用地球椭球模型仿真的星载双通道多普勒模糊回波数据验证了该文方法的有效性。     

星载合成孔径雷达系统偏航控制的精确计算

该文详细推导了星载合成孔径雷达系统中偏航控制角的精确计算公式;由于推导过程中卫星轨道采用了标准的椭圆轨道模型和地球的椭球体模型,从而解决了传统的近似计算方法所带来的残余偏差较大的问题。所得结果普遍适用于不同轨道和雷达参数的星载合成孔径雷达系统。文中同时给出了一种快速的近似计算方法,最后给出了采用TerraSAR-X系统参数时的仿真计算结果。利用该文提出的计算方法,采用偏航控制的多普勒中心校正误差可以达到0.01Hz量级,从而实现了偏航控制的精确计算。     

卫星对地成像覆盖分析

星载线阵CCD和SAR成像是卫星对地成像的主要方式。分析了星载线阵CCD和SAR的成像几何特性,给出了在给定卫星轨道高度以及线阵CCD、SAR成像系统的主要参数条件下,确定其对地成像范围的方法。以SPOT2和RADARSAT1为例,给出了用STK卫星仿真工具软件对卫星对地成像进行仿真的实例,进而提出在实际应用中卫星对地成像覆盖分析的方法。     

一种改进的GEO SAR回波仿真方法

地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Earth Orbit SAR，GEO SAR）是近几年来SAR领域的研究热点。GEO SAR轨道高度达到35786km，作用距离远、覆盖范围大，使得传统低轨星载SAR的回波仿真方法不再适用，例如双程斜距计算方法、姿态导引方法、地面目标布设方法等都需要改进。回波仿真是SAR成像处理的一个重要环节，在吸收现有研究成果的基础上，提出了一种改进的GEO SAR回波仿真方法，考虑了不同的轨道构型，在椭球地球表面布设点阵目标，更符合实际情况。通过回波仿真和成像验证了所提方法的有效性。     

地球同步轨道SAR天线约束分析与数字波束形成设计

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的对地观测需求,同时考虑到发射等其他因素的影响,基于GEO SAR天线的面积以及功率约束分析,在一定的系统参数下,设计了一种将数字波束形成(DBF)技术与反射面技术结合起来的天线.该天线在俯仰向采用DBF可以降低系统对于脉宽的限制,从而降低峰值发射功率;在方位向采用DBF可以减小系统实际工作的脉冲重复频率(PRF),增大测绘带宽.该设计方法为未来GEO SAR天线的发展提供了理论参考.     

State-of-art of Geosynchronous SAR

Geosynchronous Earth Orbit Synthetic Aperture Radar(GEO SAR) runs in the height of 36000Km geosynchronous earth orbit,compared with traditional Low Earth Orbit(LEO) SAR(orbit height under 1000Km),GEO SAR has advantages of shorter repeat period,wider swath and so on.Firstly,the basic principle and state-of-art of GEO SAR in domestic and overseas are introduced.Secondly,coverage characteristic of GEO SAR is analyzed.Thirdly,the key problems of yaw steering and imaging on curved trajectory in GEO SAR are discussed in detail,and the corresponding primary solutions are presented in order to promote future research on GEO SAR.     

利用坐标变换法计算卫星轨道辐射热流

卫星轨道辐射热流的计算对于卫星的热控设计和卫星红外特征研究等都具有重要意义。论文根据描述卫星运动模型参数的卫星轨道六要素,利用坐标变换方法确立了卫星任一表面与太阳、地球的位置角度关系,建立了卫星的表面辐射热流计算模型,可用以计算任意轨道参数的卫星在任意时刻太阳辐射、地球反照和地球辐射等主要轨道辐射热流,并以某轨道上六面体卫星为例给出了其不同表面在整个轨道运行期间的接收到的辐射热流计算结果。结果表明:卫星不同表面接收到的辐射热流密度随时间的变化是不一样的,主要取决于各表面与太阳和地球的角度关系。