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。     

电离层对L波段ISAR成像的影响

利用地基雷达对空间目标(卫星和碎片)进行观测，在一定条件下，对目标进行ISAR成像是分析其特性的重要手段。但雷达工作频率低于2GHz时，必须补偿电离层的色散影响；否则，根据电离层条件的差异，成像分辨率会相应程度地降低。本文从理论上分析了电离层对L波段ISAR成像的影响，得出了电离层对成像的空间分辨率影响的定量表示。给出了补偿电离层影响的TDOA方法。其优点是不需要估计目标在空间的运动轨道，实现ISAR成像的自聚焦。通过仿真计算对得出的分析结果进行了检验。     

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。     

电离层对P波段星载SAR信号距离特性的影响

P波段星载合成孔径雷达(SAR)因其穿透特性而受到关注,但是电离层中的自由电子对P波段星载SAR电磁波的传播有较大影响。文中结合工程适用的电离层电子浓度剖面模型,分析了背景电离层电子浓度随时空变化将会引起SAR图像距离向的偏移,同时电离层的色散效应会导致SAR压缩后的波形展宽,使距离向的分辨率变差。仿真结果为P波段星载SAR系统设计提供依据。     

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。      

电离层对L波段空间目标ISAR成像影响的建模与仿真

利用地基雷达对空间目标(卫星和碎片)进行观测,在一定条件下,对目标进行ISAR成像是分析其特性的重要手段.由于目标都处于电离层中或其上,跨电离层传播的目标回波(频率低于2GHz)在幅度和相位上都将受到电离层的影响.通过建模与仿真对其进行定性和定量分析可以有效地解决这个问题.论文针对L波段ISAR,通过四个数学模型仿真了电离层引起的目标回波相位起伏、折射效应以及回波幅度闪烁对ISAR图像的影响.三个实例仿真结果表明,这些影响将导致ISAR图像在距离向上产生平移,在方位向上主瓣展宽和旁瓣增强.     

VHF/UHF波段星载SAR电离层效应研究

星载UHF／VHF波段合成孔径雷达对隐蔽目标有很强的探测能力,在军事和民用中都有重要应用前景,但其实现受到电离层效应的严重限制。文中介绍了此研究方向的现状、主要问题、以及相应的解决方法。     

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。      

一种220GHz 波段太赫兹合成孔径成像雷达

微波频段的机载合成孔径成像雷达在对地观测方面具有广泛应用,但其合成孔径成像积累时间长,成像帧率低,提高雷达工作频率能够减小合成孔径所需转角,提高成像帧率。设计了一种工作在220GHz 波段的太赫兹合成孔径成像雷达系统,采用收发天线分置、发射宽带线性调频连续波的体制,最大信号带宽4. 8GHz,输出信号功率约20mW。宽带回波信号幅度相位经外标校补偿,通过成像试验,验证了太赫兹ISAR 与SAR 成像分辨率约3.2cm,可实现5Hz 的成像帧率,证明太赫兹波段能够大幅提升成像帧率,满足快速成像的要求。     

星载合成孔径雷达的可靠性设计

阐述了星载合成孔径雷达的可靠性建模、可靠性指标分配和可靠性预计的方法，明确了星载合成孔径雷达的降额设计、热设计、冗余设计、结构设计、软件设计、接口设计、抗干扰设计、环境适应性设计等可靠性设计要求，从而保证了产品可靠性指标的实现。     

频率步进信号的合成孔径雷达处理

合成孔径雷达借助综合孔径原理来提高方位分辨率,而距离分辨率的提高则需借助于脉冲压缩技术.频率步进波形是通过发射载频步进变化的子脉冲串来合成大带宽信号,从而获得高距离分辨率.若将频率步进波形应用于合成孔径雷达,则可获得距离和方位的二维高分辨率.本文首先分析了径向速度对频率步进雷达一维距离像的影响,然后建立频率步进信号照射下的合成孔径雷达回波模型,提出频率步进波形设计原则,给出频率步进合成孔径雷达的成像步骤.     

星载合成孔径雷达回波信号的仿真

分析了星载合成孔径雷达空间几何关系和卫星轨道摄动方程,提出了一种基于Stop and go模型的星载SAR回波信号仿真方法。详尽地描述了整个仿真过程,讨论了回波信号仿真的方法,并给出回波信号的仿真结果和RD算法成像结果。     

星载简缩极化SAR船舶目标检测技术研究

作为一种新兴的星载极化SAR系统,星载简缩极化（Compact Polarimetric）SAR能同时获取目标较丰富的极化信息和实现大幅宽观测,在海洋观测领域具有先天的优势。该文针对星载简缩极化SAR海上船舶目标检测应用,首先简要介绍了星载简缩极化SAR系统基本模式及发展,其次综述了典型的星载简缩极化SAR信息处理方法,在此基础上,重点分析比较了目前常用的星载简缩极化SAR船舶目标检测方法的特点,然后给出了作者研究小组在星载简缩极化SAR船舶目标检测方面的部分研究结果,最后分析展望了进一步研究方向。      

星源照射双/多基地SAR成像

星源照射双/多基地合成孔径雷达(SAR),采用卫星发射,卫星、临近空间、飞机、地面等平台接收,实现对地海面场景和目标的高分辨成像。该技术具有可成像范围广、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点,且可以通过波束调控实现扫描、聚束、滑动聚束等多种组合成像模式,从而获取更加丰富的成像信息,具有十分广阔的民用和军事应用前景。目前,国内外针对星源照射双/多基地SAR成像技术开展了多年的研究,积累了诸多研究成果。该文分别从系统组成、构型方法、回波模型、成像方法、收发同步与试验验证等方面对该技术进行阐述与分析,同时对相关的研究工作进行较系统的回顾,并展望了星源照射双/多基地SAR成像技术未来的发展方向。