机载混合模式SAR波束指向控制对图像质量的影响

针对机载混合模式SAR系统,该文给出了步进式波束控制下雷达波束对地面点目标照射强度的数学模型;通过分析方位向回波压缩信号,结合数学推导,提出波束控制对图像质量的影响主要体现在:波束指向被控时间导致出现无穷多对成对回波;混合度造成的主瓣展宽导致方位向分辨率下降;混合度造成的旁瓣压低导致成对回波对图像质量影响加大;混合度和波束指向被控时间相互作用使成对回波存在畸变。并利用计算机仿真验证了论证分析的正确性。最后对机载混合模式SAR波控方案的制定提出了建议。     

星载SAR相控阵天线展开误差的模糊性能分析

根据星载SAR天线的特点建立了天线展开误差模型,定义了展开不平直度指标,基于成对回波理论推导了存在展开误差条件下天线方向图函数的表达式,推出单频天线展开误差分量与方位模糊度之间统计关系,给出了天线展开误差影响方位模糊度指标的上界.大量的计算机仿真验证了本文分析方法的正确性.     

星载SAR相控阵天线展开误差的模糊性能分析

根据星载SAR天线的特点建立了天线展开误差模型，定义了展开不平直度指标，基于成对回波理论推导了存在展开误差条件下天线方向图函数的表达式，推出单频天线展开误差分量与方位模糊度之间统计关系，给出了天线展开误差影响方位模糊度指标的上界．大量的计算机仿真验证了本文分析方法的正确性．     

临近空间平台高分辨率宽测绘带重复访问合成孔径雷达成像模式及算法研究

本文提出一种临近空间高分辨率宽测绘带快速重复访问模式。发射天线采用线性相控阵列天线,结合合适的接收天线模式,共形成一个主瓣两个栅瓣,对同一成像区域快速重复访问。在方位向高分辨率及距离向宽测绘带的要求下,各子波束方位向回波在方位时域及频域均存在混叠。本文提出一种多通道多子波束重建算法,以对方位向各子波束回波进行分离。采用非线性调频尺度算法对分离后各子波束回波进行成像。并对各子图像的成像性能参数进行研究。本文给出了一个系统设计示例。实验仿真结果表明,本文提出的成像模式及所提出的信号处理流程正确有效。计算所得性能参数表明,各子图像质量可满足实际应用的要求。      

基于脉内波束指向的单相位中心多波束星载SAR系统接收端DBF处理

该文将单相位中心多波束(SPCMB)星载SAR系统与脉内波束指向相结合,有效地解决了传统SPCMB- SAR系统方位模糊较大的问题。该文推导了接收端方位向、距离向及2维联合数字波束形成(DBF)的处理方法,并归纳出先方位向DBF后距离向DBF,先距离向DBF后方位向DBF,以及2维DBF 3种处理流程。同时分析了该系统的主要系统参数,对比了3种处理流程的数据率和计算复杂度。仿真验证了3种处理方法的有效性,并通过模糊度分析证明采用该系统能降低方位模糊和距离模糊,有效实现高分辨率宽测绘带成像。     

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。     

GEO SAR天线波束指向定标中的误差分析

GEO SAR因其超宽测绘带和超长的合成孔径时间,导致低轨SAR波束指向定标方法不再适用,进而采取基于多脉冲分时比幅的波束指向定标方法。本文针对该指向定标方法,结合GEO SAR星地几何关系,对卫星姿态变化、三维系统性误差以及波束指向定标方法中接收机信噪比和通道增益稳定性引入的指向误差进行了详细的推导和仿真分析。仿真结果表明,0.003°的姿态测量误差会引入0.003°的距离向指向误差和0.0033°的方位向指向误差;三维系统性误差是导致天线波束指向变化的主要误差源;当SNR≥35 dB、通道增益稳定性优于1 dB时,GEO SAR波束指向定标方法引入的指向误差小于0.001°。     

非正交发射的宽域高分辨MIMO InSAR成像模式研究

MIMO InSAR具有比多基线InSAR更稳健和精确的地形高程重建能力,但其关键技术之一是在各阵元接收端分离出源自不同阵元发射信号的回波。现有正交信号正交性不足,依赖它们实现回波分离会产生严重回波间相互干扰。为此,该文提出了一种非正交发射的MIMO InSAR成像模式,该模式首先通过控制各阵元交替发射信号,使其主瓣回波交替出现在各脉冲重复周期,此时只需压低各阵元天线俯仰维旁瓣即可大幅降低回波间的相互干扰,从而避免回波分离对发射信号正交性的依赖。在此模式基础上,该文又引入基于方位向多通道处理的波束扫描技术以缓解交替发射时方位不模糊与距离不模糊之间矛盾,从而实现宽域、高分辨观测。仿真结果证明了该文MIMO InSAR成像模式的有效性。     

基于方位向多波束-多相位中心的星载SA R多维波形编码技术研究

通过方位向多波束与多相位中心结合,采用方位向-快时间二维波形编码发射技术获得了星载SAR系统高分辨-宽测绘带成像的优良性能。所提方案在发射端的方位向采用脉内扫描形成多个方位窄波束,以减小子多普勒带宽,距离向通过波束展宽获得宽测绘带;在接收端沿距离-方位向形成多个等效相位中心,通过俯仰DBF技术分离各子波束回波信号来抑制距离模糊,方位向通过谱重构方法解方位多普勒模糊,并通过多个子多普勒谱拼接获得方位高分辨。文中研究了本系统的主要系统参数典型设计及性能优势。仿真结果表明,该系统能有效的完成高分辨-宽测绘带任务,相对已有的其它星载SAR系统,系统性能优势明显,系统结构更加轻便灵活。     

时钟同步对星载多通道合成孔径雷达成像影响

主要分析了时钟同步对方位向多通道星载合成孔径雷达(SAR)成像质量的影响。结合星载多通道SAR系统对时钟同步误差进行数学建模,阐述了时钟同步对星载多通道SAR图像的影响方式。通过数学推导分析了方位向成对回波的幅度及位置,并指出了时钟同步误差对方位向主瓣压缩性能的影响具有周期性,同时还会导致距离向主瓣压缩性能恶化。在此基础上,进一步研究了时钟抖动对成像质量的影响。最后,计算机仿真验证了理论分析结果的正确性。     

一种低仰角跟踪的新方法

探讨了一种新的低仰角跟踪技术,这一技术的关键是采用俯仰偏焦双波束.天线视线指向目标和目标像的中点时,根据基于两接收天线输出电压的相位差可计算出目标的高度或仰角.本文给出了误差分析和计算机仿真结果,并同其它类似的技术进行了比较.仿真结果表明:这一技术是有效的,并对反射系数在K=0.6～1之间有较好的适应性.     

Absolute radiometric calibration of the CCRS SAR

Determining the radar scattering coefficients from SAR (synthetic aperture radar) image data requires absolute radiometric calibration of the SAR system. The authors describe an internal calibration methodology for the airborne Canada Centre for Remote Sensing (CCRS) SAR system, based on radar theory, a detailed model of the radar system, and measurements of system parameters. The methodology is verified by analyzing external calibration data acquired over a six-month period in 1988 by the C-band radar using HH polarization. The results indicate that the overall error is ±0.8 dB (1σ) for incidence angles ±20° from antenna boresight. The dominant error contributions are due to the antenna radome and uncertainties in the elevation angle relative to the antenna boresight     

基于波束优化赋形方法的斜视星载SAR模糊抑制研究

距离模糊和方位模糊会严重影响星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）的成像质量。现有的利用天线波束赋形来抑制模糊的方法在雷达正侧视成像时取得了优异的效果,但并不适用于雷达斜视的情况。针对这一问题,提出了一种基于平面阵列天线波束赋形的星载SAR二维模糊（距离和方位模糊）抑制方法。使用距离-方位模糊综合的模糊比（Ambiguity to Signal Ratio,ASR）指标来替代距离模糊比及方位模糊比,结合对不同斜视情形下天线波束变化的分析,充分考虑包含镜像模糊区在内的所有模糊区,建立了模糊比-天线权重优化模型。以模糊能量为目标函数、天线方向图掩模作为约束确立二次锥（Quadratic Cone Programming,QCP）优化问题,求解得到阵元幅度相位分布。仿真结果表明,所提方法可以通过调节模糊区对应的旁瓣幅值,灵活地抑制SAR斜视成像的距离和方位模糊,进而提高星载SAR的成像质量。     

电离层对星载合成孔径雷达方位向分辨率影响的分析

该文分析了天线实孔径尺寸、不同电离层谱以及电离层不规则体尺度等因素在电离层对星载合成孔径雷达(SAR)方位向分辨率影响中的作用。研究结果表明,保持星载SAR合成孔径长度不变,增加天线实孔径的尺寸会引起SAR方位向分辨率的退化,同时导致SAR方位向图像平滑。电离层的Kolmogorov谱对SAR方位向的影响较双参谱严重。电离层不规则体尺度远大于合成孔径的尺寸时,电离层对SAR方位向分辨率的影响可以忽略;在电离层不规则体的尺度减小到合成孔径的尺寸以下,但量级接近时,电离层的影响会导致SAR方位向分辨率的恶化。     

Design of a monopulse SAR system for the determination of elevationangles

Terrain height variations in mountainous areas cause problems in the radiometric correction of SAR images. The authors propose a novel SAR system which exploits the monopulse principle to determine the elevation angle and thus the height at the different parts of the image. From the ratios of images radiometrically modulated by the difference and sum antenna pattern in cross-track direction, the authors can calculate the appropriate elevation angle at any point in the image. In this paper, they present design considerations for an array antenna for DLR's airborne X-band SAR system and give estimates of the error due to system noise and azimuth ambiguities as well as the expected performance and precision in topographic mapping     

Performance analysis of azimuth electronic beam steering mode spaceborne SAR

Pointing angle and pattern of the antenna can be changed swiftly to actualize the azimuth beam scanning by using electronic beam steering, which makes the Synthetic Aperture Radar (SAR) system more flexible and achieve a high resolution or cover a long strip within short time span. When the pointing angle is steered away from boresight, some aberrations may appear on the antenna pattern, e.g., the grating lobe appears, the main lobe gain decrease, and antenna pattern broadens, e.g., the aberrations result in the worsening of system performance, and complicate the corresponding performance analysis method. Conventional computation methods of performance parameters do not account for the rapid change of the antenna pattern. It introduces remarkable errors when the scanning angle is large. In this paper, a method of calculating performance parameters is proposed for the beam steering mode, which achieves the parameters by the energy accumulation in time domain. Actually, the proposed method simulates the working process of SAR and obtains accurate performance parameters. Furthermore, we analyze the effects of the grating lobe on the Azimuth Ambiguity to Signal Ratio (AASR), and present the generic Pulse Repetition Frequency (PRF) choosing principle which can also prevent the ambiguous area from weighting by the grating lobe. Finally, the effect of the antenna configuration on the performance parameters is analyzed by a system example.     

实时延迟线性能对SAR成像质量的影响分析

对宽带有源相控阵天线中实时延迟线对SAR图像性能的影响进行了仿真和分析。仿真分析结果表明,对于瞬时带宽为1 GHz的信号,长度为4 m、最大扫描角为20°和工作于S波段的有源相控阵线阵,若不使用延迟线,压缩脉冲主瓣展宽到理想情况的9.30倍,不能产生正确的SAR图像;若使用延迟线,可将每个天线单元接收信号之间的时差补偿到合理的范围,使SAR图像性能满足分辨目标的要求。