星载P波段SAR电离层效应的双频校正方法

对于高分辨星载P波段SAR系统,电离层效应对P波段SAR会带来一系列较为严重误差,包括时间延迟、法拉第旋转和色散等,这些误差与电波频率和电离层TEC值关系密切,并使得图像质量下降。如何测量与校正电离层效应误差是星载P波段SAR面临的重要问题。根据SAR系统自身的宽带特点,借鉴GPS系统采用的电离层双频测量校正方法,提出了一种基于双频SAR距离像相关的延迟误差测量方法,计算机仿真结果表明,该方法有效提高了双频回波信号的电离层延迟误差测量精度,适于低频段星载SAR系统的电离层效应测量与校正应用。     

基于频带分割法反演电离层TEC参数

星载合成孔径雷达(SAR)系统会受到电离层带来的相位影响,降低星载SAR系统成像质量,对低频段宽带星载SAR尤其明显。为了消除电离层对星载SAR带来的相位影响,基于陆地观测技术卫星2号(ALOS-2)星载SAR数据,采用距离向频带分割法来估计电离层电子总含量(TEC)参数。验证推导距离向频带分割法的最优估计精确度,并利用ALOS-2数据,采用距离向频带分割法反演得到二维电离层TEC参数分布,分析了距离向分辨单元数对反演精确度的影响。另外,分析了雷达图像不同区域采用距离向频带分割法的估计精确度。结果表明频带分割法具有很强的鲁棒性,可以有效地反演电离层TEC参数分布,同时距离向分辨力单元数和成像区域场景地形起伏也影响反演电离层参数的精确度。     

P 波段雷达成像电离层效应的地面观测与校正

对于高分辨率星载P 波段SAR 系统,电离层效应对P 波段SAR 会带来一系列较为严重的误差,这些误差与电波频率和电离层积分电子总量(TEC)值关系密切,并使得图像质量下降。为了获得高质量的图像,必须对电离层误差进行校正。该文基于电离层导致的匹配滤波失配的数学模型,指出获得准确的电离层TEC 是校正的关键,提出了一种高精度的基于SAR 回波相位反演电离层TEC 的测量方法,并利用地基P 波段雷达对空间目标进行穿透电离层步进频ISAR 观测验证,实测数据处理结果表明,该方法有效提高了电离层TEC 测量精度,改善了ISAR成像质量,可适于低频段星载SAR 系统的电离层效应测量与校正应用。      

基于频谱偏移估计的分布式星载SAR提高距离向分辨率的数据处理方法

分布式星载SAR利用不同视角回波信号之间地面散射频谱不同的特性来提高SAR图像的距离向分辨率.其数据处理的关键就是如何将这些不同频段的信号相结合,得到具有更宽频谱的高分辨率图像.本文提出了一种基于频谱偏移估计的分布式星载SAR提高距离向SAR图像分辨率的数据处理方法.该方法的主要思想是在SAR复图像的基础上,通过精确的估计,得到SAR复图像间的距离向频谱偏移量,并根据该偏移量,在频域进行距离向频谱偏移补偿后将图像相加.建立了分布式星载SAR单视复图像的信号模型,推导了基于频谱偏移估计提高SAR图像距离向分辨率的原理公式,给出了基于频谱偏移估计提高距离向分辨率的具体数据处理步骤.最后采用仿真数据验证了理论推导的正确性和数据处理方法的有效性.     

高分辨率星载P波段SAR系统参数设计

高分辨率星载P波段SAR系统由于工作频率低,相对带宽大,合成孔径时间长,电离层效应影响显著,对系统参数设计和选择提出了与常规星载SAR相比较高而独特的要求。为了获得高质量的P波段SAR图像,必须结合其特点对系统各项关键参数进行论证比较。提出了星载P波段SAR的系统分析流程,结合其特点分析了系统体制选择、工作频率和极化方式选择,给出了系统等效噪声系数、PRF、距离方位模糊、天线口径等关键参数的设计,仿真结果表明该文的结果在分辨率和观测带等关键指标上优于欧空局BIOMASS系统。论文的工作可为星载生物量观测P波段SAR系统的工程实现提供参考。     

电离层对星载P波段合成孔径雷达成像的影响

文章分析了信号载频、带宽、电离层总电子量(Total Electronics Content,TEC)以及闪烁强度等因素对于P波段合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像分辨率的影响,并进行了点目标成像仿真研究。仿真结果表明,在电离层中传播时SAR距离向分辨率与信号载频、带宽以及电离层总电子量大小密切相关,同时会导致SAR距离向图像偏移;方位向分辨率受电离层闪烁效应的影响,随着闪烁强度的增强,方位向分辨率逐渐降低,当处于强闪烁条件下时,方位向无法成像。     

电离层闪烁对星载P波段SAR的影响分析

电离层闪烁会破坏星载合成孔径雷达(SAR)回波信号之间的相关性,使其成像性能下降。已有的工作都是假设已知电离层电子密度的扰动开展的,但是目前的测量手段无法直接获取该参量。该文利用海口观测站超高频(UHF)频段太阳活动高年和中等年份的实测数据,分析电离层闪烁的变化特征,并基于相位屏理论,给出一种利用闪烁指数评估电离层闪烁对星载P波段SAR系统影响效应的方法。结果表明:电离层闪烁在低纬地区主要发生在夜间,且在两分季高发;太阳活动高年,全年约有3.8%的时间会发生电离层闪烁现象;对于P波段SAR系统来说,弱闪烁使得方位向冲激响应函数(IRF)的主瓣宽度和副瓣增益增大,分辨率下降;中等强度闪烁使得方位向冲激响应函数发生严重的扰动,副瓣增益增大到主瓣的水平,主瓣中心也发生平移,可能使得系统无法直接成像。     

一种基于有源定标器的电离层对星载SAR定标影响校正方法

针对电离层对低频星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)定标的影响,该文提出一种基于有源定标器的电离层对星载SAR定标影响校正方法,主要针对由电离层群延时导致的距离向位置偏移和由电离层色散效应引起的脉冲展宽所导致的分辨率下降进行了分析,利用SAR内外定标相结合的方法,精确测量出电离层引起的脉冲时间宽度变化量,利用测量结果对电离层的影响进行校正。给出校正前后以及无电离层影响的有源定标器距离向成像仿真结果,结果表明通过校正可以很大程度上改善有源定标器距离向点目标图像质量,提高了定标测量精度,验证了校正方法的正确性。     

时-空变化的背景电离层对星载合成孔径雷达方位向成像的影响分析

对于星载合成孔径雷达(SAR)成像,方位向信号的相关性可能会因时-空变化的背景电离层而遭到破坏,特别是对于低波段系统。该文将孔径内方位时变的斜距电子总量(STEC)归结于3个因素:垂向电子总量(VTEC)的时间变化、空间变化以及电磁波传播路径的变化,分别分析了每个因素造成的时变STEC各阶系数。该文建立了统一的分析模型,即时变STEC影响下的SAR方位向信号3阶泰勒展开模型,推导了方位向偏移和相位误差解析表达式,并基于此得到了不同星载SAR系统的时变STEC各阶系数容限。利用实测的VTEC数据以及国际参考电离层(IRI)模型,开展了信号级仿真。数值分析和信号级仿真的结果表明,对于低轨P波段SAR系统,空变VTEC与传播路径变化是导致方位时变STEC的主要因素;而对于中高轨SAR系统,时变VTEC是导致方位时变STEC的主要因素。随着载频的下降与合成孔径时间的增加,方位向成像性能更加容易受到方位时变STEC的影响。     

时-空变化的背景电离层对星载合成孔径雷达方位向成像的影响分析

对于星载合成孔径雷达(SAR)成像,方位向信号的相关性可能会因时-空变化的背景电离层而遭到破坏,特别是对于低波段系统.该文将孔径内方位时变的斜距电子总量(STEC)归结于3个因素:垂向电子总量(VTEC)的时间变化、空间变化以及电磁波传播路径的变化,分别分析了每个因素造成的时变STEC各阶系数.该文建立了统一的分析模型,即时变STEC影响下的SAR方位向信号3阶泰勒展开模型,推导了方位向偏移和相位误差解析表达式,并基于此得到了不同星载SAR系统的时变STEC各阶系数容限.利用实测的VTEC数据以及国际参考电离层(IRI)模型,开展了信号级仿真.数值分析和信号级仿真的结果表明,对于低轨P波段SAR系统,空变VTEC与传播路径变化是导致方位时变STEC的主要因素;而对于中高轨SAR系统,时变VTEC是导致方位时变STEC的主要因素.随着载频的下降与合成孔径时间的增加,方位向成像性能更加容易受到方位时变STEC的影响.     

P 波段超宽带雷达接收机的设计与实现

P 波段合成孔径雷达因其穿透性强而受到广泛关注,但是因其频段低而带宽宽,使得接收机的设计面临诸多挑战。文中介绍了一种工作中心频率为330 MHz 、相对带宽达60￡￥ 、动态范围达80 dB 的合成孔径雷达接收机的设计过程。提出了P 波段超宽带雷达接收机的设计方案;同时,对噪声系数、增益、动态范围等关键指标进行了详细的分析和计算。解决了大动态范围增益控制、宽带幅频平坦特性、带外抑制度等技术难题。设计完成的接收机各项指标均达到或优于系统要求,并成功应用于雷达系统中。     

P波段雷达天线室外远场测试

为了设计一个适用于P波段雷达天线测试的天线测试场,针对P波段雷达天线在室外远场测试时较难控制的地面反射问题,采用几何光学方法,结合具体实例,对斜距场法、等高场法、脉冲测试法和地面反射场法几种室外远场测试方法进行了分析;根据分析结果并结合实际地形条件,选取了地面反射场法作为测试方案;应用FEKO软件对测试场静区处的幅度和相位进行了仿真,得到该场地静区处的合成场能够满足天线远场测试要求的结论。     

Forest Biophysical Parameter Estimation Using L- and P-Band Polarimetric SAR Data

L- and P-band airborne polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data acquired by the RAMSES system over different height maritime pine (Pinus Pinaster Ait.) stands of the Nezer forest (Landes, France) have been evaluated for forest biophysical parameter estimation. A pseudolinear correlation has been brought to evidence at P-band between polarimetric anisotropy and mean tree height, which is also linked to other biophysical parameters in the Nezer forest, meaning that SAR polarimetry constitutes a promising tool for forest parameter retrieval at low frequency. The spatial conditions have been evaluated through the quantification of the impact of signal-to-noise ratio diminution and resolution degradation on the forest height inversion. It has been shown that the inversion accuracy remains acceptable for N Esigma₀, representing the noise level of the SAR image, which is lower than -15 dB, and for spatial resolution increasing up to 15 m.     

结合运动补偿的波数域算法

波数域算法(简称-k算法)可以很好地解决距离向和方位向的耦合问题,从而有能力处理宽波束SAR数据。由于传统的-k算法无法跟运动补偿方法结合起来,导致图像效果往往比较差。该文对传统-k算法进行了一些改进,通过反卷积的办法将距离徙动校正和方位压缩处理分开进行,并将子孔径和自聚焦办法运用到-k算法中去,从而使-k算法更具有实用性。最后用改进的-k算法对P波段宽波束SAR的实测数据进行处理,图像质量明显提高。     

圆迹SAR 成像技术研究进展

圆迹SAR(Circular SAR, CSAR)是近年来提出并发展起来的一种高分辨3 维成像模式,通过传感器平台的曲线运动,获取被观测目标多方位乃至360全向观测信息,以满足越来越高的精细观测需求。2011 年8 月,中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室利用自行研制的P 波段全极化SAR 系统开展了国内首次机载圆迹SAR 飞行实验,成功获取了全方位高分辨圆迹SAR 图像,实验结果初步展示了圆迹SAR 成像技术在高精度测绘、灾害评估和精细资源管理等领域的应用潜力。该文详细讨论了圆迹SAR 成像技术的研究进展,介绍了近年来国内外开展的若干次机载飞行实验以展示圆迹SAR 的独特应用优势,总结分析了圆迹SAR 的关键技术,最后对其发展趋势进行了展望。