星载SAR自然地面场景仿真方法研究

本文对星载SAR图象仿真方法进行了深入地研究,基于分形理论、小面单元模型和陆地杂波散射特性模型提出了一种仿真自然地面场景星载SAR图象的实现方法.根据实地勘测的DEM数据进行计算机仿真,实验结果表明:利用本文方法仿真的星载SAR图象逼真地反映了自然地面场景的随机起伏特性和雷达图象特有的几何畸变现象,能够对星载SAR系统方案设计进行验证,对实现SAR卫星总体方案的优化设计具有重要意义.     

星载SAR地面场景RCS仿真

对星载SAR(Synthetic Aperture Radar)地面场景的RCS(Radar Cross-section)仿真进行了研究,综合了现有的比较好的方法,给出了星载SAR地面场景RCS仿真的系统步骤和实现方法.该方法首先使用分形插值理论和小面单元模型来对实测的地面场景DEM数据进行处理,得到地面场景的空间模型,利用计算卫星偏近点角的算法及空间坐标变换理论来确定卫星与地面场景的空间关系模型,最后再利用地面散射特性模型结合地面场景模型和空间关系模型来计算地面场景的RCS数据阵.并利用实测的DEM数据进行了计算机仿真,得到了良好的实验结果.     

常规脉冲多普勒地面雷达杂波建模与仿真

针对常规脉冲多普勒雷达，介绍了用于雷达信号模拟器中的杂波仿真模型。并对单个分辨单元杂波回波信号进行建模和仿真。同时，由于地海杂波的功率调制分量存在空间相关性，对相邻多个分辨单元的杂波回波信号进行建模与仿真。最后对雷达信号模拟器中的杂波实时模拟方法和步骤作了探讨。     

星载SAR海面场景回波仿真

利用分形海面模型、Kirchhoff近似电磁散射模型和基于时序的动态场景回波仿真模型得到星载SAR海面场景回波.给出理想单色波海浪和分形海面回波仿真实例,回波成像结果符合倾斜调制、速度聚束调制和实际海面SAR图像的统计特性,表明该方法有效.仿真得到的回波数据可为星载SAR海面顺轨干涉(ATl-SAR)测洋流、海洋全极化探测、反演海谱等仿真研究提供源数据.     

SAR导引头中制导地面场景RCS计算

针对SAR导引头中段匹配制导中地面场景RCS的计算,综合了现有利用数字高程图(DEM)的SAR图像模拟方法,归纳了SAR导引头中制导地面场景RCS系统的计算步骤和实现方法.该方法首先得到数字高程图数据,再利用分形插值和小平面单元模型对数字高程图数据进行处理,然后结合RCS经验模型计算出地面场景的RCS.该方法步骤详尽、流程清晰,直接适合计算机仿真.针对文中归纳的RCS系统的实现方法,结合地面场景RCS仿真流程,进行了仿真实验,实验结果验证了该方法的有效性,实用性.进而为SAR导引头的目标回波模拟提供了一定的理论依据.     

星载双站SAR地面场景回波仿真

双站SAR回波仿真利用小面单元模型和Kirchhoff双站后向散射模型,给出了地面场景后向散射系数的计算方法;为了保证双站SAR精确的相位信息,在时域中模拟双站SAR回波。根据实际的DEM数据进行了计算机仿真,对仿真数据进行成像和干涉处理,结果表明,该方法能够逼真地模拟地面场景的双站散射特性和相位信息。     

具有地面起伏特征的三维场景回波模拟研究

由于雷达平台一般都是在三维场景中飞行,而三维场景具有地面起伏特征,因此具有地面起伏特征的三维场景回波模拟就具有很强的现实意义。本文分析了具有地面起伏的三维场景回波模拟的方法,阐述了三维场景的建模方法、DEM分形插值算法和利用平面单元模型计算后向散射系数的方法,讨论了雷达图像固有的几何畸变、斑点噪声对回波的影响,最后分析了雷达回波信号的结构,给出了回波模拟的时域算法和频域算法,完成了真实三维场景的成像仿真试验,得到了理想的结果,验证了本文所述方法的有效性。     

编队卫星InSAR三同步技术地面验证系统设计研究

天基InSAR系统可全天时、全天候获取全球高精度三维高程信息,在军民领域具有极大的应用价值。基于编队卫星的InSAR系统由于可形成更优化的基线而成为研究的热点。对基于编队卫星的InSAR系统实现来说,时间、空间和相位三同步是其关键技术。如何在地面进行三同步技术的验证成为一个关键的问题。基于天地等效性分析,设计了一种基于地面轨道火箭橇系统的InSAR三同步验证系统,开展了有限元仿真分析和地面试验研究,通过模态分析对系统的刚度进行了验证。试验研究中,对系统安装架切轨向位移、合成孔径长度等指标进行了测试。仿真和试验结果表明,所提出的三同步验证系统设计取得了良好的验证效果,对编队卫星InSAR 系统三同步技术的地面验证具有重要参考价值。     

一种FMCW InSAR系统时变基线估计方法

FMCW InSAR系统由于载机平台高度低,气流扰动严重,位置和姿态变化大,且微机电系统惯性测量单元(MEMS IMU)测量精度低,导致系统出现较大的时变基线,严重影响数字高程模型(DEM)精度。针对这一问题,该文提出了一种FMCW InSAR系统的时变基线估计方法。首先利用双通道单视复图像数据,估计出各个距离门内的时变基线导数,然后建立时变基线的距离向空变模型,利用随机抽样一致性检验的方法对模型进行求解,解得水平和垂直向的时变基线导数值,对其积分得到时变基线值。最后通过FMCW InSAR实际数据对时变基线进行估计,并与高精度位置和姿态测量系统(POS)记录的数据进行对比,验证了所提方法的有效性。     

动态红外场景仿真方法研究

利用计算机模拟生成动态合成场景,是红外仿真系统中最适用和方便的图像提供方法.首先对动态红外场景的仿真过程、实现方法进行了论述.介绍并分析了几个典型的仿真模型,展望了未来的发展趋势,并给出了红外场景仿真的部分实验结果,最后对今后的研究提出了几点看法.     

面向应用的SAR场景回波信号仿真质量评估方法

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)回波信号仿真具有广泛的应用背景,国内外提出了很多行之有效的SAR回波仿真方法.然而,衡量SAR回波信号仿真质量的手段相对缺乏,现有方法是采用点目标的峰值旁瓣比衡量仿真质量,但是缺乏对仿真目标或场景的评估能力.文中从SAR回波信号仿真的应用背景出发,结合目标与地物的特征,分别对目标与场景的回波信号仿真质量进行评估.利用仿真的SAR目标与场景,证实了该评估方法的合理性与可行性.     

基于Vega的机载SAR场景仿真

讨论了采用Vega系列软件对机载合成孔径雷达的工作场景进行实时三维视景仿真,着重分析实时场景渲染的一般过程和Vega应用程序的基本框架.采用LynX操作和Vega的API函数共同开发Vega仿真程序的方法对机载SAR工作场境进行实时三维视景仿真,展示仿真结果--机载SAR工作场境的实时三维视景图.     

机载顺轨干涉合成孔径雷达定标中地面控制点的布设策略研究

机载顺轨干涉合成孔径雷达(ATI-SAR)估计运动目标径向速度的精度受干涉相位误差、基线分量误差等影响,因此为了得到较高的测速精度必须对ATI-SAR的系统参数进行定标处理。基于敏感度方程的定标方法是干涉SAR定标中的常用方法,但是其性能受敏感度矩阵条件数的影响,地面控制点(GCP)或角反射器的布设方式决定了敏感度矩阵的条件数大小。该文通过分析给出机载ATI-SAR系统定标中GCP的布设策略,包括静止GCP的布设方式及运动GCP的数量、布设位置、运动速度大小和方向的设置原则,并通过仿真手段对上述布设策略进行了验证。     

干涉SAR系统测高精度仿真分析

干涉合成孔径雷达通过提取同一目标对应的两个回波信号之间的相位差,可以获取高精度、高分辨率的地面高程信息.从干涉SAR的基本原理入手,深入研究了干涉SAR的相干性和测高精度问题,并基于X波段极化干涉SAR原理样机系统参数,对该系统的干涉相干性和测高精度进行了仿真分析.实验结果表明对于1.7m的有效基线,通过四视处理后,60°雷达视角范围内的测高精度优于2m,由于该系统的乒乓模式可将有效基线长度提高一倍,因此四视处理后,60°雷达视角范围内的测高精度优于1m.     

星载分布式SAR干涉信号仿真及相干性分析

仿真是进行星载分布式合成孔径雷达(SAR)干涉测量信号处理研究的重要途径。论述了利用小面单元模型、乘性噪声模型及系统的几何模型和信号模型等模型来仿真复图像和干涉图的方法，分析了仿真复图像的相干性。通过计算机仿真，实现了仿真过程，验证了复图像的相干性。     

一种快速SAR真实场景原始数据模拟方法

在合成孔径雷达信号处理理论的基础上，提出了复杂真实场景的SAR原始数据信号的模拟方法，因而可以利用二维FFT的快速算法计算SAR原始数据的算法。并用这种方法进行了仿真，验证了其正确性和实用性。