一种改进的星载SAR图像控制点几何校正模型

星载合成孔径雷达(SAR)用电磁波获取地球表面的电子图像。由于是侧视成像,SAR图像固有地含有定位误差,这些误差来源于SAR成像几何、成像模式、散射特性以及图像形成过程。因此,在SAR图像使用中必须考虑这些误差并予以校正。利用先验控制点信息可提高星载SAR图像定位精确度,校正几何畸变。分析了星载SAR图像定位的系统误差传递规律,通过将误差传递特性相似的系统误差源进行等效合并,提出了一种改进的系统误差校正模型,蒙特卡洛(Monte-Carlo)仿真实验验证了新模型具有更高的系统误差校正精确度。     

基于SAR影像模拟几何校正算法参数误差影响分析

基于SAR影像模拟的几何校正算法以其不需要提供地面控制点、精确的成像参数以及所有操作可自动完成等优点,在SAR图像几何校正中受到了广泛的关注和应用。然而测量设备误差的存在,使得算法输入参数（航向角、飞行高度、近端斜距、DEM高程）存在误差,这会引起SAR模拟图像特征发生变化,严重时还会引起图像匹配参数（控制点）误差,降低几何校正精度。论文分析了算法输入参数和控制点对SAR影像模拟和图像匹配的影响,在此基础上完成了关于参数误差影响的较完整的分析,导出了一套相应的计算公式,弥补了现有文献中的一些空缺。      

利用单个地面控制点的SAR 图像高精度立体定位

几何构像模型和定向参数解算方案的选择是实现SAR 图像高精度立体定位的关键。该文针对稀少控制下斜侧视SAR 图像高精度定位难题,设计了利用单个地面控制点的SAR 图像立体定位方案。该方案利用轨道参数获取成像瞬间天线相位中心的位置、速度,并利用一个地面控制点标定近距延迟和多普勒中心频率,实现定向参数的精确解算和SAR 图像的高精度立体定位。采用中国测绘科学研究院获取的机载SAR 图像进行了立体定位实验,统计分析了其定位误差,验证了该文方法的精确性和有效性。      

一种星载SAR图像的系统级几何校正技术

在星历参数和星载SAR空间几何模型的基础上，本文实现了星载SAR图像的系统级几何校正，给出了一种基于空间几何模型的星载SAR图像像素定位技术，说明了经纬网中任意点所在距离线被雷达波束中心照射的时刻的估算方法。最后利用仿真数据验证了这种几何校正方法的有效性。     

一种新的稀少控制条件下机载SAR影像区域网平差方法的研究

困难测图地区缺少控制点一直是SAR图像校正的难点之一。该文针对机载SAR影像,提出了一种新的基于F.leberl构像模型平差的方法。借鉴光束法平差方法中解算前、后方交会的思想,交替趋近求解未知参量。实验结果表明,该方法不仅实现了在稀少控制点下求得定位参数的稳定解,而且有效减小了航带间同名点坐标误差,平差精度达到了单航带多控制点独立校正的水平。     

一种新的星载SAR图像定位方法的研究

该文应用摄影测量理论,将星载SAR图像近似看作一个画幅式投影传感器获取的等效影像,从而对星载 SAR共线方程进行改进,提出了一种新的定位模型。文中选用一景北京地区RadarSat影像进行实验,结果表明,该模型表达简单,解算稳定,不需要已知轨道信息和成像参数且定位精度保持在像素级范围之内。     

“一步一停”假设不成立时的星载聚束SAR成像

对于星载超高分辨率合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR),回波生成时通常的"一步一停"假设不再成立,此时,常规的星载SAR成像方法将会造成目标成像质量的严重恶化。在星载SAR精确回波模型的基础上,提出了一种较为简便的、适用于星载超高分辨率聚束SAR成像的方法,该方法通过引入额外的距离徙动校正来补偿由于"一步一停"假设不成立所带来的信号畸变。仿真试验的结果表明,该成像方法能够很好地消除"一步一停"假设不成立的影响,实现精确的星载超高分辨率聚束SAR成像。     

一种单通道SAR地面运动目标成像和运动参数估计方法

根据单通道高分辨SAR(Synthetic Aperture Radar)运动目标的回波包络和多普勒频谱的特性,本文提出一种利用二阶Keystone变换校正回波数据的距离弯曲,然后估计回波包络的斜率进行走动校正,再对运动目标的多普勒频谱进行分析得到运动目标的多普勒参数,进而对地面运动目标进行成像,同时完成对运动目标的定位,使运动目标在SAR图像中的正确位置上显示.另外,根据地面运动目标的多普勒参数和运动参数的关系,可以估计出运动目标的关键运动参数.结合仿真和实测数据的处理结果表明该方法可有效地对地面运动目标成像和运动参数估计.     

一种基于持续运动模型的星载SAR几何校正方法

几何校正是星载SAR地面处理的重要环节,几何校正精度对SAR图像的应用有着至关重要的影响。该文分析了传统星载SAR几何校正中卫星"停-走"模型近似对几何定位精度的影响,建立了卫星持续运动模型下的距离多普勒方程,并提出了持续运动模型下校正方程的简化求解方法。仿真实验和北京地区实际数据几何校正试验验证了该方法的有效性和正确性。     

星载SAR全球波位参数自适应计算方法

星载SAR运行速度快,轨道高度和地面海拔起伏大,导致针对固定观测位置设计的波位参数无法适用于全球.文中首先分析了星地几何约束、系统性能约束、卫星轨道高度和地面高程变化等对星载SAR波位参数的约束,然后提出一种星载SAR全球波位参数的自适应计算方法.该方法根据观测任务要求自动确定成像时段,并计算成像时段内的星地几何数据;然后自适应计算回避星地几何约束和满足系统性能要求的全球波位参数.     

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。     

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.     

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。     

姿态指向稳定度对聚束SAR成像的影响

姿态指向稳定度是合成孔径雷达卫星平台设计的重要参数。文中在卫星姿态指向抖动数学模型的基础上，利用成对回波理论推导了姿态指向抖动对聚束SAR点目标冲激响应函数的影响，分析了姿态指向抖动与聚束SAR成像质量指标的关系，推导了姿态指向稳定度与聚束SAR图像质量之间定量关系的解析表达式，为聚束模式星载SAR卫星总体分析和设计提供了理论依据。最后通过计算机仿真验证了分析的正确性。     

星/机双站SAR成像处理技术研究

针对发射机为卫星、接收机为载机且飞行航迹平行模式下的双站SAR,本文建立了回波信号的模型,分析了多普勒调频率、多普勒中心、目标位置、距离弯曲等参数的变化;采用单站SAR等效法推导了回波信号二维频谱,并对单站SAR等效法与距离历程泰勒级数展开法所产生的相位误差进行了比较,进而采用Nonlinear Chirp Scaling(NCS)算法进行成像处理。通过插值校正目标沿方位向出现的几何拉伸形变,采用距离频谱搬移校正目标沿距离向的几何偏差。最后,采用仿真数据验证了本文方法的正确性。      

合成孔径雷达卫星姿态指向稳定度与图像质量关系的研究

姿态指向稳定度是合成孔径雷达(SAR)卫星平台设计的重要参数.本文基于成对回波畸变理论研究了存在姿态指向变化时星载SAR的点目标扩展函数表达式,在理论分析与大量计算机仿真实验基础上,总结了姿态指向变化对星载SAR图像质量影响的本质规律,推导了工程上分析卫星姿态指向稳定度同SAR图像质量之间定量关系的解析表达式,提出了适用于SAR卫星特点的姿态指向稳定度定量分析方法,为SAR卫星系统总体分析与设计提供了理论依据.根据L、C和X波段SAR卫星参数进行计算机仿真实验,验证了结论的正确性.     

The TerraSAR-X Satellite

TerraSAR-X is a versatile synthetic aperture radar (SAR) satellite with active phased array antenna technology and represents the backbone of the German national radar Earth observation mission. With its large variety of different SAR imaging modes and its high operational flexibility, TerraSAR-X ideally serves the scientific community and users from the industrial sector and governmental institutions. The innovative satellite system design combines the rich experience from past German and European SAR space missions like X-SAR, SRTM, ERS 1 and 2, and Envisat combined with state-of-the-art Earth observation bus technology as used, e.g., on the CHAMP and GRACE satellites.      

环境一号C 卫星系统总体设计及其在轨验证

HJ-1-C 卫星是我国环境与灾害监测预报小卫星星座的一颗合成孔径雷达卫星,与光学卫星HJ-1-A/B 共同完成环境与自然灾害监测。该文介绍了中国第1 颗民用SAR 卫星的系统总体及载荷的设计特点,研究了卫星平台部分的数传、姿态控制、供配电和热控分系统对SAR 载荷的支持能力以及相互之间的匹配关系,同时,给出了卫星在轨测试验证的相应结果。      

天线指向抖动对聚束SAR成像质量的影响

姿态指向稳定度是设计合成孔径雷达卫星平台的重要参数。在卫星姿态指向抖动数学模型的基础上，利用成对回波理论推导了姿态指向抖动对聚束SAR点目标冲激响应函数的影响，分析了姿态指向抖动与聚束SAR成像质量的关系，为聚束模式星载SAR卫星的总体分析和设计提供了理论依据。最后通过计算机仿真验证了分析的正确性。