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.     

基于中国剩余定理解分布式星载SAR-ATI测速模糊

分布式星载SAR系统利用沿航迹干涉对地面运动目标测速时,由于较长基线导致严重的测速模糊。该文在研究鲁棒性中国剩余定理的基础上,利用剩余定理在满足某些约束条件下得到唯一解的原理,分析了多基线和多频率分布式星载SAR-ATI系统解速度模糊的方法,同时推导了多基线和多频率的约束条件,以及最大测速值。仿真结果表明该文算法能有效地解分布式星载SAR-ATI系统动目标速度模糊,为分布式星载SAR系统设计与基线设计提供了一定的指导作用和参考价值。     

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.     

无人机载双站干涉SAR系统关键技术分析与实验验证研究

双站干涉合成孔径雷达(SAR)技术可突破单站双天线干涉SAR的基线限制,获得更加灵活的基线构型,有利于提升干涉测量精度。无人机载双站干涉SAR机动性好、飞行成本低,具有很高的应用价值,也能为无人机载分布式干涉、三维成像等提供关键支撑,具有重要的研究意义。中国科学院空天信息创新研究院牵头设计研制了国内首套无人机载双站干涉SAR系统,并在内蒙古百灵机场开展了飞行实验。该文简要介绍了该系统方案设计、基本构成和主要性能,并重点介绍了该系统的空间、时间及相位同步和数据处理关键技术,然后介绍了首次飞行实验的方案和实施研究情况,最后给出了实验数据处理结果,验证了关键技术和该无人机载双站干涉SAR系统0.5 m高程测量精度等主要指标,为后续多无人机平台协同开展分布式干涉数据获取及处理研究提供了基础。     

分布式卫星的环绕对InSAR测高精度的影响

分布式卫星SAR系统是最近提出的一种新的SAR系统,该文结合干涉SAR(InSAR)技术,研究了该系统中InSAR成像所面临的问题,分析和推到了系统环绕引起的干涉相位、基线等参数的变化,以及对成像高度精度的影响,给出了相应的数学模型及关系曲线。分析结果表明随着环绕角度的增加,测高误差增大,必须对相位和基线进行合理修正。     

三星编队干涉SAR测高的星间相位同步链路设计

对于三星编队干涉合成孔径雷达(SAR)地形测高,文中利用精确的Hill方程对卫星相对轨道和星间基线进行定量分析。首先,根据沿航向基线和垂直航向基线的约束确定三星编队,并同时干涉测高的工作区间;然后,根据喇叭波束宽度和三星的相对位置关系,正确切换相位同步喇叭,建立主星和两颗副星间相位同步链路,以获取两颗副星SAR成像所需的相位同步信息。其结论可为多星编队干涉SAR系统设计提供有益参考。     

分布式InSAR测高的基线测量精度指标分析

基线是分布式星载干涉SAR中的重要参数。从分布式InSAR测高的基本原理出发，推导了基线对InSAR测高影响的误差传递公式；然后结合基线的测量原理，提出了合理的基线测量精度指标；进而给出了由测高精度指标反演基线测量的精度指标的方法；仿真结果验证了其精度指标反演方法的正确性。     

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。     

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InSAR系统的成像算法研究

该文研究了分布式卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)系统中双基斜视雷达的CS成像算法,给出了算法的具体实现过程,并在算法实现中对分布式卫星InSAR系统的基线不稳定进行了补偿,消除了基线不稳定对SAR图像和干涉测量的影响。通过模拟仿真,验证了双基斜视CS算法的保相性以及基线不稳定补偿方法的有效性。     

An application of L-band synthetic aperture radar to tide height measurement

A method for measuring the tide height near the coast from L-band synthetic aperture radar (SAR) data is presented. Twenty-one coherent interferograms have been successfully constructed from Japanese Earth Resources Satellite 1 (JERS-1) SAR data obtained over oyster sea-farming structures. A coherence analysis of the 21 interferometric pairs showed that a perpendicular baseline of less than 3 km, with a temporal baseline within 500 days, are required to obtain a coherent pair, with a coherence higher than 0.25, in the study area. The coherent phases preserved in the interferograms showed a close relation with the sea level. The problem of phase unwrapping to restore an absolute tide height was overcome by introducing normalized image intensities. The radar measurements estimated by the proposed method were verified using tide gauge data, and comparison of the two datasets yielded a correlation coefficient R/sup 2/ of 0.91, with a root mean square error of 5.76 cm. The results demonstrate that radar interferometry can be applied for a tide height measurement near the coast given sufficient structures that return off-nadir radar pulses to the antenna. The multipolarized L-band SAR system will provide better results, using only double-bounced signals, in the future.     

基于SM-PSO算法的分布式SAR卫星系统构形优化设计方法研究

针对由3颗或者3颗以上卫星组成的分布式SAR卫星系统,该文提出了一种基于改进粒子群算法的构形优化设计方法。首先给出了系统卫星平均轨道要素偏差的确定方法,并确定了分布式SAR卫星系统构形设计的一般流程。为了准确快速的完成基于任务要求的系统构形设计,提出了基于SM-PSO算法的系统构形优化设计方法。最后,以构形稳定性为目标函数,有效基线范围、工作时间和地面覆盖带为约束条件,对系统构形进行优化设计。仿真结果表明：该系统构形优化设计方法得到的系统构形参数可以较好地满足系统的覆盖特性以及系统在长期运行过程中能够保持相对稳定的有效基线。     

地形测绘用三天线机载干涉合成孔径雷达

回顾了中国科学院电子学研究所重复飞行机载L—SAR干涉系统和机载X波段双天线干涉SAR系统的研制和试验，阐述了利用收发天线分置结构拓展干涉基线长度的方法。在采用三天线的收发天线分置结构机载干涉SAR的基础上，构建三天线的双基线机载干涉SAR，并就其基线精密动态测量和基线优化设计两个关键技术以及系统性能进行了分析。分析结果表明，利用三天线构成的双基线机载干涉SAR是改进相位展开过程、提高高程测量精度的有效方法。     

对合成孔径雷达的干扰样式及功率分析

根据合成孔径雷达的二维成像原理,分析了对SAR雷达实施噪声压制干扰、相参压制干扰和图像欺骗干扰的技术实现途径及相应的干扰方程,比较了各种干扰样式所需功率同干扰常规雷达所需功率的差异。     

星载InSAR空间基线的系统设计与性能分析

基线在星载InSAR的系统设计和数据处理中起着非常重要的作用,它决定了InSAR数据处理的可能性和精度。该文对星载InSAR的空间基线进行了详细的分析,推导了星载InSAR的空间极限基线和最优基线的公式,讨论了空间基线的设计,论证了最优基线的存在。文中进行了计算机仿真实验,仿真结果与实际系统所用基线基本吻合。文中还使用空间基线去相干系数、高程模糊数和目标高程估计方差这三个重要指标对三个星载SAR系统进行分析。结果显示实际系统设计的基线距是比较合理的。     

星载干涉SAR中的基线问题

基线在星载干涉SAR的系统设计和数据处理中起着非常重要的作用.本文比较全面地阐述了空间基线在星载干涉SAR中的作用.特别分析了星载干涉SAR中空间基线对SAR图像相关性、地距分辨率以及干涉SAR数据处理中的距离向平地效应和多视平均处理的影响.讨论了星载干涉SAR空间基线的设计问题,推导了空间最优基线的确定公式.最后进行了计算机仿真,仿真结果表明分析正确.     

干涉SAR的基线干损和极限基线分析

基线是干涉SAR工作原理中的关键概念。它反映干涉测高原理的本质，既是相干性的来源，也是导致基线干损的根源，它还用极限基线给出了干涉存在的条件。本文详细分析了基线、基线干损、极限基线，以及它们之间的关系，并引入新一个的概念；相干角，来更加准确和深入地分析上述关系，指出了它们在频域和图像域中的表现。     

基于估算垂直基线获得高程数据的方法

根据InSAR的测量原理，对基于频域估算干涉图条纹频率并得到系统垂直基线的方法进行了详细的描述；进而分析研究了垂直基线和数字高程信息的关系。最后，利用实际数据仿真验证了该方法的可行性。     

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。