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。     

卫星姿态对星载SAR多普勒参数的影响

通过对SAR卫星运动的分析,推导出椭圆轨道星载SAR考虑姿态角（横滚、俯仰、偏航）的多普勒性质的表达式.讨论了卫星姿态角对多普勒性质的影响.并就卫星姿态对星载SAR多普勒参数的影响进行了仿真试验,理论和仿真结果表明卫星姿态对星载SAR多普勒参数有较大的影响.     

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.     

天基雷达地面回波多普勒频率分析

根据天基雷达和地面回波点的几何关系分析了地球自转对天基雷达地面回波多普勒频率的影响.研究表明:在卫星高度一定时,偏航幅度和偏航角只与卫星的轨道倾角和星下点纬度有关;偏航角在近似±3.78°区间里变化,偏航幅度接近于1;星下点纬度为零时,偏航角和偏航幅度随着轨道倾角的增大而单调递增,并且在赤道上空35 754 km时,多普勒频率为零,卫星与地球同步运行;地球自转使地面回波无模糊的角度-多普勒迹发生了弯曲.该研究结果为天基雷达杂波抑制和动目标检测提供了依据.     

分布式小卫星SAR多普勒解模糊成像

该文结合实际卫星轨道及地球自转特性,研究利用分布式小卫星丰富的空域信息解多普勒模糊,从而解决宽场景成像和方位高分辨之间的矛盾。提出建立子孔径坐标系,解决地球自转引起的星间回波不一致性并简化椭圆轨道的几何复杂性。建立子孔径坐标系包括两方面:一是将成像几何模型转换到地球固定坐标系下分析,此时地面场景静止,卫星轨道等效旋转;二是分孔径处理,针对每个子孔径建立坐标几何,经过误差补偿后小卫星轨道构型等效为固定基线且平行。对每个子孔径回波数据分别进行空域滤波解模糊处理后再进行孔径拼接,同时结合传统星载SAR成像算法实现大场景高分辨成像。最后以CARTWHEEL模型为例进行仿真,验证了该方法的有效性。     

一种基于回波数据进行补偿的NCS算法

合成孔径雷达平台的飞行航线,一般会受到不稳定因素的影响而产生误差,导致合成孔径雷达成像过程中需要估计运动参数、多普勒参数.文中介绍了非线性CS算法特点、子孔径相关法估计多普勒调频率.根据雷达回波信号模型设计和实现机载SAR回波信号的生成系统,使用模拟产生的大斜视角SAR回波数据进行了多普勒参数估计及运动参数的估计,并使用估计的参数进行了非线性CS算法的成像.     

地球同步轨道星载SAR多普勒特性分析

该文推导了适用于任意轨道高度的星载SAR多普勒中心频率和调频率的精确公式,为中高轨SAR多普勒特性的研究提供了有效的方法。基于上述公式,分析了地球同步轨道SAR多普勒中心频率与低轨SAR的联系;研究了星载SAR多普勒调频率随轨道高度的变化和地球自转对同步轨道SAR和低轨SAR调频率的影响;探讨了同步轨道SAR多普勒中心频率和调频率的特征。通过数值仿真验证了推导公式和多普勒特性分析的正确性。     

主从模式编队卫星SAR压缩感知成像算法

为减轻主从模式编队卫星SAR对稀疏目标场景回波信号的采集与传输负担,提出了编队卫星SAR的回波信号稀疏方法。在研究编队卫星SAR回波信号特征的基础上,构建了编队卫星SAR距离向和方位向的稀疏基、测量矩阵和重构矩阵。针对主从模式编队卫星SAR与地面的数据传输特点,提出了低传输负荷下的主从模式编队卫星SAR压缩感知成像方法,并借助于正交匹配追踪算法 (Orthogonal Matching Pursuit,OMP) 对稀疏后的回波信号进行了恢复重构,获得了高质量的编队卫星SAR图像。仿真结果表明,针对稀疏目标场景,本文提出的压缩感知成像方法利用较少的回波数据便能重构出原始目标场景,实现了低负荷下的编队卫星SAR成像。      

平飞模式地面振动目标的微多普勒效应分析

基于平飞双站SAR收发系统分置的特点,建立了正侧视模式下振动目标的回波信号模型,推导了由散射点振动引入的微多普勒调制的参数化表达式.理论分析表明,由目标振动引起的微多普勒调制不仅与其微动参数,载波频率有关,而且与系统的几何配置有关.文中着重讨论了目标振动方向,系统几何参数对微多普勒效应的影响,并由数值仿真验证了理论分析...     

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.