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。     

分布式SAR系统PRF误差对ATI测速的影响

分布式SAR采用收发平台分置的飞行方式,具有许多突出优点,但接收机和发射机的PRF会有误差。该文根据收发分置SAR系统原理,建立了收发分置SAR系统PRF误差对成像及干涉的影响模型,研究了PRF误差对ATI相位及测速的影响,并在此基础上提出了对PRF精度的要求。仿真验证了模型的有效性和要求的合理性。     

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.     

主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析

针对主星带伴随分布式小卫星系统效能分析巾几个关键问题进行了研究。首先,根据分布式小卫星SAR系统的任务需求,给出了系统效能评估指标体系:结合分布式小卫星轨道运行特点,建立了系统能力模型:根据系统的工作状态,建立了系统可靠性Markov模型;基于能力模型与可靠性模型,建立了主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能评估模型。仿真结果证明,以上模型的建立为主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析以及系统参数设计提供理论依据。     

分布式卫星干涉SAR测速误差分析

在应用分布式卫星干涉SAR进行地面运动目标检测(GMTI)时,由于卫星群的绕飞运动,各小卫星的航迹不完全平行,速度矢量存在差异,导致沿航迹干涉基线长度随时间不断变化,从而影响干涉相位图,带来测速误差和目标定位误差。针对此问题,该文分析了分布式卫星群的实际轨道情况,建立了由基线长度变化导致的测速误差模型,提出了两种可有效消除此误差从而提高测速精度的信号处理方法。最后进行了计算机仿真实验,实验结论证实了文中所提出方法的有效性与准确性。     

原始数据压缩对星载SAR/GMTI系统测速影响研究

星载SAR原始数据压缩是目前解决星载SAR实时获取的海量数据与星上有限数传带宽的有效手段。压缩比越大,数据率越低,但较大的量化误差将影响SAR-GMTI的测速精度;压缩比越低,数据压缩对测速精度影响越小,但数据率越高。因此,数据压缩比的选择需要在数据率与测速精度之间取得折中。该文建立了星载SAR/GMTI系统回波信号仿真模型,仿真了星载SAR-GMTI原始数据,针对相位中心偏置天线(DPCA)与沿迹干涉(ATI) 两种有重要工程应用潜力的方法,详细分析了分块自适应量化 (BAQ) 算法对测速精度的影响。该文的研究结果将为星载SAR/GMTI系统的压缩比选择提供重要的理论依据。     

分布式卫星双基SAR分辨特性分析

由于分布式卫星的轨道特点及SAR成像特点所致,分布式卫星双基SAR在一定条件下可近似认为是一种信号发射器与接收器平行运动的双(多)基SAR。该文结合分布式卫星双基SAR的这一特点,应用梯度的概念就分布式卫星双基SAR几何分辨率、分辨方向、分辨单元几何特性等问题进行了研究; 以视角、斜视角函数的形式给出了任意基线构型下分布式卫星双基SAR的几何分辨率、分辨方向的表达式; 并研究了分布式卫星基线对分辨特性的影响。     

基于高程测量误差的分布式卫星SAR编队构形设计

卫星编队构形是影响分布式卫星SAR系统性能的重要因素之一。该文主要研究满足绕飞轨道条件下的分布式卫星SAR编队构形设计问题,提出了基于高程测量误差最小的分布式卫星SAR编队构形设计方法。文中给出了分布式卫星SAR多组高程测量数据融合后的像素单元高程测量误差表示,并提出了给定观测区域的高程测量误差表达式。在此基础上,以观测区域的高程测量误差为优化目标,采用遗传算法对分布式卫星初始编队构形进行优化设计。仿真试验验证表明,通过该方法得到的初始卫星编队构形能够较好的降低给定观测区域内的分布式卫星SAR高程测量误差。     

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。     

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。     

分布式卫星SAR的慢速目标检测与成像

基于分布式卫星SAR的正侧视工作模式,该文建立了分布式卫星SAR的回波模型,提出了通过杂波抑制进行慢速目标检测和成像的算法。理论分析和仿真结果表明;该方法能有效地抑制杂波,提高运动目标的动态检测范围。     

一种新的分布式小卫星SAR系统抗干扰方法

针对分布式小卫星SAR系统抗干扰时编队构形的限制,研究了优化阵列在超稀疏构形抗干扰中的应用.使用优化阵列确定编队构形中小卫星的相对位置,可以提高方向分辨率,减小达到一定波束形成性能所需要的孔径长度,减小所需小卫星数目,降低硬件开销.分析了卫星位置偏差对抗干扰性能的影响.仿真证明,采用优化阵列构形可以使分布式小卫星SAR系统获得良好抗干扰性能.     

一种基于距离补偿的分布式小卫星双基SAR成像方法

在一定条件下,分布式小卫星双基SAR可近似认为是一种信号发射器与接收器平行运动的双基SAR系统。针对其结构特点,该文提出一种基于距离补偿的成像方法。通过该方法可把双基SAR的相位信息以单基SAR 的形式表示,这样就可利用单基SAR的成像算法对双基SAR进行研究。本文结合波数域算法对这一方法进行了阐述,并给出了仿真结果。仿真结果表明,该方法可有效应用于分布式小卫星双基SAR的成像中。     

分布式卫星SAR的波束形成和多视处理成像

针对分布式卫星SAR的正侧视工作模式,该文建立了雷达信号的回波模型,提出了分布式卫星SAR中单个星载SAR的成像算法和利用波束形成和多视处理合成分布式卫星SAR图像的算法。理论分析和仿真结果表明:该算法能在不改变图像分辨力的情况下提高图像的信噪比和抑制相干斑,改善图像质量。     

利用频谱合成实现分布式SAR高分辨力成像

该文主要研究了利用频谱合成实现分布式SAR高分辨力成像的方法。在分布式SAR系统中,不同卫星对同一地域观测时,其距离向频谱及方位向频谱均具有一定的相对频谱偏移。利用该频谱偏移进行频谱合成形成较宽的距离向频谱及方位向频谱,从而提高系统的距离向分辨力及方位向分辨力。在频谱合成过程中可首先利用INSAR技术估计出多幅图像的相位差,再利用该相位差进行相位校正、图像合成即可形成具有较高分辨率的图像。该文对这一方法进行了理论分析,并给出了仿真结果。     

利用频谱合成实现分布式卫星SAR高距离分辨力成像

在正侧视模式下,以不同视角对同一地域进行观测可获得多组回波数据,通过对多组回波数据的综合处理可提高SAR的距离向分辨力。该文研究了由收发分置平台以不同视角、不同观测模式(正侧视和斜视)对同一地域进行观测获取的多组回波数据,指出由于雷达天线波束中心与卫星垂直轨道面夹角的不同,导致回波信号所处频段的不同;通过对不同频段回波信号的频谱合成可提高距离向分辨力。此外,该文还讨论了分布式卫星SAR 系统的一些参数对频谱合成的影响。