一种新的分布式小卫星SAR系统抗干扰方法

针对分布式小卫星SAR系统抗干扰时编队构形的限制,研究了优化阵列在超稀疏构形抗干扰中的应用.使用优化阵列确定编队构形中小卫星的相对位置,可以提高方向分辨率,减小达到一定波束形成性能所需要的孔径长度,减小所需小卫星数目,降低硬件开销.分析了卫星位置偏差对抗干扰性能的影响.仿真证明,采用优化阵列构形可以使分布式小卫星SAR系统获得良好抗干扰性能.     

分布式小卫星合成孔径雷达的空间编队构形研究

合理的空间编队构形是实现分布式小卫星SAR系统功能的基础.着重讨论分布式小卫星合成孔径雷达(SAR)空间编队构形的设计问题.分析了实现三维地形成像、提高空间分辨率和动目标检测三种系统功能时,空间编队构形设计所需解决的问题,提出了进行分布式小卫星SAR空间编队构形设计的三个最优化准则,给出了空间编队构形的评估方法,并对现有的几种分布式小卫星SAR的空间编队构形进行分析.最后根据分布式小卫星SAR的空间编队构形,通过与单颗星载SAR回波信号相比较,分析了分布式小卫星SAR回波信号的特点,为其数据处理提供参考.     

基于高程测量误差的分布式卫星SAR编队构形设计

卫星编队构形是影响分布式卫星SAR系统性能的重要因素之一。该文主要研究满足绕飞轨道条件下的分布式卫星SAR编队构形设计问题,提出了基于高程测量误差最小的分布式卫星SAR编队构形设计方法。文中给出了分布式卫星SAR多组高程测量数据融合后的像素单元高程测量误差表示,并提出了给定观测区域的高程测量误差表达式。在此基础上,以观测区域的高程测量误差为优化目标,采用遗传算法对分布式卫星初始编队构形进行优化设计。仿真试验验证表明,通过该方法得到的初始卫星编队构形能够较好的降低给定观测区域内的分布式卫星SAR高程测量误差。     

星载寄生式SAR系统干涉性能与空间分辨能力分析

以星载寄生式SAR系统成像信号模型为基础,详细分析了这一新系统的干涉性能和空间分辨能力,给出了 各自的限制条件。分析了两者限制的本质一致性,并统一以基线形式表示出来,同时提出了距离向有效基线和方位向有效 基线的新概念。最后以Cartwheel编队构形进行了实例分析,特别指出了基线耦合、多基线对性能的影响。     

分布式小卫星SAR轨道设计及其模糊函数分析

基于卫星轨道根数推导了分布式SAR卫星的轨道要素计算公式。建立了分布式SAR卫星的成像空间几何模型,分析了分布式小卫星SAR的模糊函数。针对具体的编队卫星进行了轨道参数设计,给出了轨道设计的结果。在此基础上仿真了不同编队构形、不同卫星数目情况下系统的空间模糊函数,研究了小卫星编队构形、数目和模糊函数的关系,为后续的成像算法研究奠定了一定的理论基础。     

星载寄生式SAR多普勒特性分析

本文基于星载双基地雷达空间几何关系,给出了星载寄生式SAR系统中小卫星多普勒参数的两种表达形式,进一步给出了与多普勒特性相关的几个重要系统参数的表达式。分析了基线和相对速度对小卫星多普勒特性参数偏移主星参数的影响,指出基线是主要影响因素;对多普勒中心频率影响大,对多普勒调频斜率及方位分辨率影响小。分析了利用寄生式SAR提高方位分辨率的能力和限制因素。     

分布式星载干涉SAR基线设计与性能分析

基于线性化开普勒方程给出了分布式SAR卫星的轨道要素计算公式,分析了分布式星载干涉SAR的高程测量精度、速度测量精度以及改善空间分辨率的性能指标,建立了分布式SAR卫星的空间几何模型,结合编队构形设计进行了极限基线分析;在此基础上提出了一种通用的三维编队飞行分布式星载干涉SAR基线设计方法.基于L波段分布式SAR卫星进行了编队轨道参数设计,给出了干涉基线的仿真结果,并通过系统性能分析验证了基线设计方法的有效性.     

编队卫星SAR回波多普勒频率特性分析

针对以编队小卫星为平台的合成孔径雷达(SAR)应用系统,给出了一种推导多普勒频率解析公式的方法.该方法利用编队卫星与地面目标之间的空间几何关系及编队卫星之间的相对运动,以SAR系统参数、主星轨道根数、编队构形及目标运动参数等为前提条件,通过多个坐标系之间的相互转换,将地面目标与编队卫星的运动矢量统一在地心赤道坐标系内推导了目标回波的多普勒频率表达式.分析了回波多普勒中心频率及多普勒调频斜率的特性,通过仿真验证了从星轨道根数计算公式及多普勒频率计算公式的正确性,为进一步研究编队卫星SAR系统参数设计和选择奠定了基础.     

利用分布式小卫星InSAR系统获取宽域、 高分辨率、高精度三维地形

 传统星载SAR系统受最小天线面积条件的限制,其横向分辨率与测绘带宽度相矛盾,无法同时实现大测绘带和高横向分辨率.分布式小卫星SAR系统可使这一矛盾得到解决.当分布式小卫星的构形为三维超大立体阵时,还可以同时获得地面场景的高度信息.然而,三维超大立体阵构形的分布式小卫星InSAR系统对数据处理提出了很多挑战.其中,数据配准(宽带阵问题)和自适应处理时样本的选取问题是两大关键挑战.本文的研究目的在于解决分布式小卫星InSAR系统所面临的这些问题,以实现大测绘带、高分辨率和高精度的三维地形重构.仿真实验结果证明了本文方法的有效性.     

一种新的分布式小卫星SAR系统抗干扰方法

针对分布式小卫星SAR系统中抗干扰时面临的超稀疏问题,提出了一种基于周期性均匀采样和带宽划分的抗干扰方法,即在各小卫星上使用均匀子阵,对采样信号进行带宽划分,进而进行波束形成抑制干扰。该方法使得系统满足窄带要求,提高了自由度数目,发挥了分布式结构的优点。仿真实验对不同阵列结构下的抗干扰结果进行了比较,验证了该方法的良好性能。     

主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析

针对主星带伴随分布式小卫星系统效能分析巾几个关键问题进行了研究。首先,根据分布式小卫星SAR系统的任务需求,给出了系统效能评估指标体系:结合分布式小卫星轨道运行特点,建立了系统能力模型:根据系统的工作状态,建立了系统可靠性Markov模型;基于能力模型与可靠性模型,建立了主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能评估模型。仿真结果证明,以上模型的建立为主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析以及系统参数设计提供理论依据。     

GEO-LEO 双站视频SAR 系统若干问题研究

视频合成孔径雷达(SAR)作为一种新型的微波遥感体制,能够实现热点区域的持续监测。文中提出了一种基于GEO-LEO 双站模式的天基视频SAR 系统,其中发射源位于地球静止轨道,低轨卫星顺序接收目标场景回波信号实现对场景的持续视频监测,基于该双站模式建立了回波信号模型;同时,提出了天基视频SAR 成像过程中回波数据分割与重叠率的计算方法;最后,分析了该天基视频SAR 系统的几何分辨率。文中的研究成果可以为天基视频SAR 系统的构建提供参考。     

星源照射双/多基地SAR成像

星源照射双/多基地合成孔径雷达(SAR),采用卫星发射,卫星、临近空间、飞机、地面等平台接收,实现对地海面场景和目标的高分辨成像。该技术具有可成像范围广、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点,且可以通过波束调控实现扫描、聚束、滑动聚束等多种组合成像模式,从而获取更加丰富的成像信息,具有十分广阔的民用和军事应用前景。目前,国内外针对星源照射双/多基地SAR成像技术开展了多年的研究,积累了诸多研究成果。该文分别从系统组成、构型方法、回波模型、成像方法、收发同步与试验验证等方面对该技术进行阐述与分析,同时对相关的研究工作进行较系统的回顾,并展望了星源照射双/多基地SAR成像技术未来的发展方向。      

Processing of multiple-receiver spaceborne arrays for wide-area SAR

The instantaneous area illuminated by a single-aperture synthetic aperture radar (SAR) is fundamentally limited by the minimum SAR antenna area constraint. This limitation is due to the fact that the number of illuminated resolution cells cannot exceed the number of collected data samples. However, if spatial sampling is added through the use of multiple-receiver arrays, then the maximum unambiguous illumination area is increased because multiple beams can be formed to reject range-Doppler ambiguities. Furthermore, the maximum unambiguous illumination area increases with the number of receivers in the array. One spaceborne implementation of multiple-aperture SAR that has been proposed is a constellation of formation-flying satellites. In this implementation, several satellites fly in a cluster and work together as a single coherent system. There are many advantages to the constellation implementation including cost benefits, graceful performance degradation, and the possibility of performing in multiple modes. The disadvantage is that the spatial samples provided by such a constellation will be sparse and irregularly spaced; consequently, traditional matched filtering produces unsatisfactory results. We investigate SAR performance and processing of sparse, multiple-aperture arrays. Three filters are evaluated: the matched filter, maximum-likelihood filter, and minimum mean-square error filter     

星载合成孔径雷达系统模拟研究

本文描述了星载合成孔径雷达(SAR)系统的数学模型及其计算机模拟;给出了距离迁移效应、距离迁移较正、方位加权、信号产生和处理和模拟结果。这些结果较逼真地复现了星载合成孔径雷达系统的动态工作过程;可用来进行星载SAR系统信号处理研究,评价系统性能,为系统优化设计提供依据。     

ON STUDY OF SPACEBORNE SAR SYSTEMS BY SIMULATIONS

The mathematical model of spaceborne SAR systems and its computer simulationsare described. Results of computer simulations about range migration, range migration correction,azimuth weighting and signal generation/processing are given. This software can be used tosimulate the dynamic processes in spaceborne SAR systems, to develop new signal processingtechniques and to evaluate the performance of the designed system.     

多方位角观测星载SAR技术研究

该文针对多方位角观测星载SAR新技术进行综述。首先分析了当前国内外SAR卫星发展现状和趋势，并从多个角度对比综述了其对地观测的能力。在此基础上，结合当前应用需求对多方位角观测星载SAR工作新模式进行了综述，解析其工作机理，并结合试验结果总结分析了多方位角观测星载SAR在目标散射信息、几何信息和运动信息获取方面的优势。最后，对多方位角观测星载SAR技术的发展进行了总结和展望。