分布式小卫星系统沿航迹干涉SAR测速去模糊方法

本文结合分布式小卫星系统的多基线结构阐述了沿航迹干涉SAR(Along-Track Interferometric SAR)测速的解模糊问题,提出利用多个卫星的干涉相位信息去除沿航迹干涉SAR的测速模糊。以往单颗卫星作SAR-GMTI时,用固定长度基线的双天线作动目标检测总会遇到速度模糊问题,而此问题在分布式系统中多基线组合情况下则迎刃而解。本文还分析了小卫星编队立体队形及地球自转等因素下的动目标测速去模糊。     

分布式星载干涉SAR中空间基线的分析和设计

分布式星载干涉SAR可以同时实现三维地形成像、洋流成像和提高空间分辨率等3种SAR于涉成像。其系统基线设计需要同时考虑这3种SAR干涉成像对基线的不同要求,所以比较复杂。该文在给出分布式小卫星被动稳定编队飞行的空间构形和3种SAR干涉成像对系统基线要求的基础上,提出了分布式星载干涉SAR基线设计中存在着3个制约关系;给出了协调这3个制约关系的一种设计准则,并在此准则下对一个L波段的分布式星载干涉SAR进行了系统基线设计。     

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.     

全极化沿航虚拟多基线干涉SAR动目标检测性能分析

提出利用全极化雷达交替发射同时接收方式的虚拟基线,结合实际存在的基线,组合出三条新的虚拟基线,文中详细阐述了三条虚拟基线的物理意义,并分析这三条虚拟基线在提高动目标检测性能方面的潜能.与传统的单基线干涉SAR系统相比,基于全极化干涉SAR系统产生的虚拟基线,可以获得更优的最小可检测速度、最大不模糊可测速度,更广的测速范围,而且还具有速度解模糊能力.仿真结果验证了上述结论的正确性.     

分布式卫星混合基线SAR-ATI相位校正方法

本文提出了一种分布式卫星混合基线SAR-ATI相位校正方法.分布式卫星在SAR-ATI工作模式下,由于编队构型、任务需求、地球自转、轨道摄动和卫星姿态变化等诸多因素的影响,卫星之间存在沿航向和切航向的混合基线.卫星间的切航向基线加剧了基线去相关引起的相位随机噪声,使得ATI相位中运动目标相位和地面高程相位混合在一起,造成了大量的虚警,导致动目标检测失败.本文提出了一种新的SAR-ATI混合相位校正方法,较好地抑制了切轨迹干涉相位,改善了SAR-ATI的检测性能.本文基于分布式卫星SAR仿真系统进行了仿真实验,实验结果证明了该方法的良好性能.     

分布式卫星SAR沿航迹干涉编队构型优化

沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精度的模型,该模型可用来对满足绕飞轨道的分布式卫星群的构型进行优化设计。采用随机搜索算法进行了仿真试验,试验结果验证了本文方法的有效性。     

多方位角多基线星载SAR三维成像方法研究

传统星载合成孔径雷达(Sythetic Aperture Radar, SAR)采用多基线的方式可获取目标区域的3维图像,解决了SAR 2维图像中的叠掩问题,但仍存在因遮挡导致的信息获取不足的问题。为此,该文首次提出了多方位角多基线星载SAR 3维成像方法,其不仅解决了叠掩问题,还通过融合不同方位角下获取的3维点云减少了遮挡区域,提升了星载SAR信息获取能力。文中首先建立多方位角多基线星载SAR空间观测模型,并通过推导论证斜视多基线观测和正侧视多基线观测具有相同的数学信号模型,为直接将正侧视时的3维成像方法应用于斜视时的3维处理提供理论支撑;在此基础上,给出多方位角多基线星载SAR 3维成像方法及处理流程,其包括SAR斜视3维处理和多方位角3维点云融合两个步骤;最后,通过方位角45°下的点阵目标实验验证SAR斜视3维处理方法的有效性,并利用方位角45°和–45°下的直升机目标仿真验证多方位角3维点云融合方法的有效性。      

分布式卫星ATI-SAR性能分析与基线估计

在应用分布式卫星沿航迹干涉SAR(ATI-SAR)进行对地运动目标检测(GMTI)时,基线测量精度对系统测速性能有着重要影响。针对此问题,该文分析了分布式卫星群的实际轨道情况,推导了考虑基线空间构型随时间不断变化时的基线测量误差与系统的地面运动目标测速误差间的关系,提出了一种可对基线进行高精度估计从而提高测速性能的方法。计算机仿真实验证实了文中所提出方法的有效性与准确性。     

地面粗糙起伏对分布式小卫星SAR回波信号相关性影响分析

该文讨论了地面的粗糙和起伏对分布式星载SAR回波信号相关性的影响。首先利用小平面单元理论建立了粗糙地面的散射模型,并对其统计特性进行了分析;之后,以服从瑞利分布的二维相关随机过程作为地面的起伏模型对分布式星载SAR起伏地面回波信号的相关性进行了仿真分析。仿真结果表明当分布式小卫星基线垂直航向分布时,地面的起伏对回波间的相关性影响较大;而分布式小卫星基线沿航线分布时,地面起伏对其回波间的相关性影响则相对较小。     

机载多通道SAR运动目标方位向速度和法向速度联合估计算法

对运动目标进行SAR成像时,参数估计是必不可少的。现有算法主要针对运动目标的径向速度和方位向速度进行估计,而对3维运动目标的法向速度无法估计。该文利用L型基线的机载多通道SAR系统,提出一种方位向速度和法向速度的联合估计算法。该算法在距离-多普勒域提取运动目标信号,并利用多幅SAR图像之间的相位差进行方位向速度和法向速度的联合估计。该算法不依赖图像配准,不需要解多普勒模糊,因此具有较高的估计精度和鲁棒性,有较强的实际意义和应用价值。     

噪扰条件下多基线相位干涉仪解模糊算法

针对多基线相位干涉仪在宽带测向时存在的问题,该文提出了一种基于中国余数定理的相位差解模糊算法,研究了噪扰条件下正确解模糊的条件。该方法选择基线长度满足一定的参差关系,从而解决了测向精度与最大不模糊角度之间的矛盾。计算机仿真证明了该方法的有效性。     

分布式小卫星合成孔径雷达三维地形成像的最优垂直轨迹基线

分布式小卫星合成孔径雷达 (DSS-SAR)中垂直轨迹基线和沿轨迹基线同时存在、相互耦合,且具备多个基线,因此与单星SAR干涉相比,DSS-SAR三维地形成像最优垂直轨迹基线的确定更为复杂。该文提出了一种确定DSS-SAR三维地形成像最优垂直轨迹基线的新方法。该方法根据DSS-SAR干涉复图像对的相位差的统计特性,推导了DSS-SAR多基线干涉的干涉相位的克拉美-罗界,并由此求得测高误差与垂直轨迹基线之间的关系式,令测高误差对垂直轨迹基线的导数为零,得出DSS-SAR三维地形成像的最优垂直轨迹基线。最后根据最优垂直轨迹基线的计算式,详细分析并推导了由3颗小卫星构成的不同空间编队构形DSS-SAR的最优垂直轨迹基线,结果表明,当基线数为1时,论文推导的DSS-SAR多基线干涉最优垂直轨迹基线与已有单星SAR干涉最优基线设计结果一致。此分析结果验证了论文方法的正确性。     

干涉仪接收机中的余数定理解模糊技术

介绍了在宽频带多基线干涉仪接收机中利用孙子余数定理进行解模糊的技术，将常规的相位解模糊技术和余数定理解模糊技术进行比较，对余数定理进行了描述，并给出了采用余数定理解模糊的推导过程。     

基于剩余定理和一维集法的PD雷达解模糊处理

脉冲多普勒雷达在目标检测时常常存在距离和速度模糊问题,目前比较成熟的解模糊算法有余差查表法、剩余定理和一维集法。这几种算法各有优点和不足,适合不同的解模糊情况。根据距离、速度模糊的特点结合算法的优缺点,这里利用剩余定理解距离模糊,一维集法解速度模糊。     

改进的干涉仪测向方法研究

提出了一种基于长短基线匹配的干涉仪测向方法。该方法根据中国剩余定理,借鉴了长短基线干涉仪测向原理,利用短基线相位差测量解决相位模糊的问题,长基线相位差测量提高测向的精度。对长短基线的匹配选取、测向能力以及抗噪声性能进行了理论分析和仿真。试验结果表明,新方法与其他方法相比,适应能力强、运算量小、精度高,在低信噪比下仍具有良好的估计精度,适于硬件实现。     

聚束式合成孔径雷达系统设计中PRF的优化选取

在聚束式合成孔径雷达系统设计中，脉冲重复频率PRF的选择至关重要。在论述SAR系统设计中PRF的限制条件的基础上进一步指出，由于聚束式SAR和条带式SAR在工作模式上存在着本质的区别，两者的方位模糊度的计算方法也有所不同。文中详细地介绍了聚束式SAR的方位模糊度计算函数，阐述了聚束式合成孔径雷达PRF的选取在满足基本限制条件的基础上，可以利用其方位模糊度计算曲线进行进一步的优化。仿真结果表明，这一优化在聚束式SAR系统设计中具有重要意义。     

一种机载SAR层析三维成像算法

针对机载平台难以同时满足多基线SAR层析3维成像所要求的短基线及大孔径问题,本文提出一种基于稀疏信号表示的机载SAR层析3维成像算法。首先基于高频率SAR目标的多散射中心假设,将目标在第3维成像方向上建模为稀疏分布模型,进而根据观测系统几何及信号频率特征构建了冗余字典,从而实现了成像问题到稀疏信号表示问题的转化,并最终通过求解以稀疏性度量函数为正则项的不适定方程获得成像结果。通过仿真实例的成像结果阐述了算法参数对成像的影响,并通过对SAR层析3维成像的仿真结果证明了算法的有效性。     

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。     

顺轨三频三孔径星载SAR的运动目标检测及定位方法研究

杂波背景下,传统的多通道SAR运动目标检测方法在杂波对消后即实施目标检测,并不考虑目标的距离徙动校正,这种做法会丢失某些快速目标,虽能够检测到速度不是特别快的目标,却可能存在测速模糊,难以对其准确定位。对此,该文提出用3频3孔径SAR解决杂波对消后快速目标的多普勒模糊问题,并用双频共轭处理(DFCP)和Keystone变换对动目标解多普勒模糊、进行距离徙动校正,提高信噪比,进而实现对目标的检测、无模糊测速和定位。该方法在可获得与其他方法相当定位精度的同时,扩大了可检测和定位的目标的速度范围。仿真结果证明了该文方法的有效性。