卫星姿态对星载SAR多普勒参数的影响

通过对SAR卫星运动的分析,推导出椭圆轨道星载SAR考虑姿态角（横滚、俯仰、偏航）的多普勒性质的表达式.讨论了卫星姿态角对多普勒性质的影响.并就卫星姿态对星载SAR多普勒参数的影响进行了仿真试验,理论和仿真结果表明卫星姿态对星载SAR多普勒参数有较大的影响.     

卫星总体参数对SAR多普勒参数影响分析及仿真研究

该文从星载合成孔径雷达(SAR)空间几何关系出发,建立了星载SAR多普勒参数的表达式。在考虑地球自转和扁率的情况下,分析了轨道摄动、卫星姿态指向误差和稳定度对SAR多普勒参数的影响,并进行了数字仿真。分析仿真结果表明轨道摄动是造成星载SAR多普勒参数误差的主要因素;姿态稳定度的提高在减小多普勒参数误差变化频率的同时可以使误差量降低。该文的研究结果对于分析总体参数对图像质量的影响和卫星总体参数的确定和设计优化具有参考价值。     

合成孔径雷达卫星姿态指向稳定度与图像质量关系的研究

姿态指向稳定度是合成孔径雷达(SAR)卫星平台设计的重要参数.本文基于成对回波畸变理论研究了存在姿态指向变化时星载SAR的点目标扩展函数表达式,在理论分析与大量计算机仿真实验基础上,总结了姿态指向变化对星载SAR图像质量影响的本质规律,推导了工程上分析卫星姿态指向稳定度同SAR图像质量之间定量关系的解析表达式,提出了适用于SAR卫星特点的姿态指向稳定度定量分析方法,为SAR卫星系统总体分析与设计提供了理论依据.根据L、C和X波段SAR卫星参数进行计算机仿真实验,验证了结论的正确性.     

星载SAR脉冲重复频率和幅宽冗余设计的仿真与研究

介绍了星载SAR(合成孔径雷达)PRF(脉冲重复频率)的设计方法,分析了影响PRF的因素,针对轨道高度突变、PRF如何变化而满足对同一波位连续成像的情况下给出了仿真。讨论了在观测幅宽冗余设计的前提下,当卫星轨道高度或姿态发生变化时,星载SAR波位设计可能受到的影响程度,通过仿真表明,观测幅宽冗余设计一定时,要求卫星的高度和视角突变不能超过一定的范围。     

椭圆轨道下雷达多普勒特性估计

在星载合成孔径雷达中,多普勒特性是决定雷达方位向性能的主要因素,对它的正确估计将影响到雷达的性能和最后成像的精度。该文以椭圆轨道为基础,对不同轨道角度下的多普勒中心频率和多普勒调频斜率进行了估计,考虑了卫星不同姿态误差对它的影响,并也圆轨道下的情况进行了对比。最后讨论了椭圆轨道下零多普勒点的偏角情况。     

天线指向抖动对聚束SAR成像质量的影响

姿态指向稳定度是设计合成孔径雷达卫星平台的重要参数。在卫星姿态指向抖动数学模型的基础上,利用成对回波理论推导了姿态指向抖动对聚束SAR点目标冲激响应函数的影响,分析了姿态指向抖动与聚束SAR成像质量的关系,为聚束模式星载SAR卫星的总体分析和设计提供了理论依据。最后通过计算机仿真验证了分析的正确性。     

姿态指向稳定度对聚束SAR成像的影响

姿态指向稳定度是合成孔径雷达卫星平台设计的重要参数。文中在卫星姿态指向抖动数学模型的基础上，利用成对回波理论推导了姿态指向抖动对聚束SAR点目标冲激响应函数的影响，分析了姿态指向抖动与聚束SAR成像质量指标的关系，推导了姿态指向稳定度与聚束SAR图像质量之间定量关系的解析表达式，为聚束模式星载SAR卫星总体分析和设计提供了理论依据。最后通过计算机仿真验证了分析的正确性。     

地球同步轨道星载SAR多普勒特性分析

该文推导了适用于任意轨道高度的星载SAR多普勒中心频率和调频率的精确公式,为中高轨SAR多普勒特性的研究提供了有效的方法。基于上述公式,分析了地球同步轨道SAR多普勒中心频率与低轨SAR的联系;研究了星载SAR多普勒调频率随轨道高度的变化和地球自转对同步轨道SAR和低轨SAR调频率的影响;探讨了同步轨道SAR多普勒中心频率和调频率的特征。通过数值仿真验证了推导公式和多普勒特性分析的正确性。     

分布式小卫星SAR多普勒解模糊成像

该文结合实际卫星轨道及地球自转特性,研究利用分布式小卫星丰富的空域信息解多普勒模糊,从而解决宽场景成像和方位高分辨之间的矛盾。提出建立子孔径坐标系,解决地球自转引起的星间回波不一致性并简化椭圆轨道的几何复杂性。建立子孔径坐标系包括两方面:一是将成像几何模型转换到地球固定坐标系下分析,此时地面场景静止,卫星轨道等效旋转;二是分孔径处理,针对每个子孔径建立坐标几何,经过误差补偿后小卫星轨道构型等效为固定基线且平行。对每个子孔径回波数据分别进行空域滤波解模糊处理后再进行孔径拼接,同时结合传统星载SAR成像算法实现大场景高分辨成像。最后以CARTWHEEL模型为例进行仿真,验证了该方法的有效性。     

星载双/多站SAR系统地面分辨特性影响分析

针对两种典型的双／多站SAR轨道配置;“顺行”与“并行”的地面分辨特性,本文根据卫星运动状态,考虑了地球扁率和自转、卫星姿态和轨道摄动三大因素,建立了星载双站SAR的空间几何模型;基于矢量与梯度概念,给出了地面分辨单元的通用数学模型;分析比较了地球扁率和自转、卫星姿态和轨道摄动三大因素对于两种轨道配置地面分辨特性的影响。结果表明,“顺行”轨道配置的双／多站SAR系统具有更稳定的地面分辨特性。     

卫星对地成像覆盖分析

星载线阵CCD和SAR成像是卫星对地成像的主要方式。分析了星载线阵CCD和SAR的成像几何特性,给出了在给定卫星轨道高度以及线阵CCD、SAR成像系统的主要参数条件下,确定其对地成像范围的方法。以SPOT2和RADARSAT1为例,给出了用STK卫星仿真工具软件对卫星对地成像进行仿真的实例,进而提出在实际应用中卫星对地成像覆盖分析的方法。     

卫星姿态对星载SAR成象的影响

本文从卫星与地面目标之间的空间几何关系出发推导了多普勒参数(多普勒中心频率和多普勒调频率)与卫星轨道参数和姿态参数的关系式,并与从雷达信号中提取的参数值进行了比较;分析了各参数误差的灵敏度;提出了卫星姿态角误差分配原理。最后分析了由已知的多普勒中心频率反算姿态参数的可行性。     

联合多方位角调频率估计的星载SAR三维成像方法

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)通过波束的方位向扫描可以实现单次航过的多方位观测。在多方位角观测过程中,卫星弯曲轨道可等效为长3维曲线阵列,从而具备了3维成像能力。由于多方位角观测在高度维采样的稀疏性,无法直接通过3维FFT实现无模糊成像,且目标在不同方位角SAR图像的投影与高程间的传递相对复杂。针对该问题,该文提出了联合多方位角调频率估计的星载SAR3维成像方法。该方法首先给出了不同观测方位角下多普勒调频率误差与目标高程误差间的关系,利用视错位法(Map Drift, MD)估计多普勒调频率误差。然后,联合多方位角高程估计结果提升高程估计精度。最后,利用高程估计结果恢复目标3维几何信息,从而实现3维成像。仿真实验验证了该方法的高程估计精度可达米级。      

基于元数据文件的ZY-3轨道和姿态参数的精确获取

高精度卫星轨道和姿态参数的获取对卫星数据产品的推广应用具有重要意义。对“资源三号”卫星元数据文件（.AUX）的数据格式、参数意义以及量纲进行了深入的研究和分析,拟合得到任意时刻卫星的轨道和姿态参数。对拟合精度的分析表明,“资源三号”卫星轨道运行平稳,利用二次多项式拟合卫星轨道,精度可达到米级,与星上GPS设计的5米测量精度保持了很好的一致性。成像期间,其姿态变化相当稳定。该值可以作为外方位元素的初始值应用于卫星的在轨几何检校与影像的精确定位。     

星载SAR全球波位参数自适应计算方法

星载SAR运行速度快,轨道高度和地面海拔起伏大,导致针对固定观测位置设计的波位参数无法适用于全球.文中首先分析了星地几何约束、系统性能约束、卫星轨道高度和地面高程变化等对星载SAR波位参数的约束,然后提出一种星载SAR全球波位参数的自适应计算方法.该方法根据观测任务要求自动确定成像时段,并计算成像时段内的星地几何数据;然后自适应计算回避星地几何约束和满足系统性能要求的全球波位参数.     

光学遥感立体测绘技术综述及发展趋势

介绍了国内外光学遥感测绘卫星技术现状,总结了高精度光学遥感卫星立体测绘领域中的关键技术,分析了测绘有效载荷、时间同步、卫星定轨定姿、几何定标、立体测图以及影像压缩与质量评价技术,给出了技术发展趋势,为国家高精度光学遥感立体测绘卫星技术发展提供参考。     

基于频域稀疏压缩感知的星载SAR稀疏重航过3维成像

星载合成孔径雷达(SAR)稀疏重航过3维成像技术通过交轨向的多次飞行观测,获得观测场景的第3维分辨。该文给出了单颗卫星SAR稀疏重航过轨道分布,为有效缩短重访时间,同时给出了编队双星SAR轨道分布,对应的交轨向等效孔径长度为20 km。提出了一种基于干涉处理和频域压缩感知(CS)的稀疏3维成像方法,利用稀疏重航过中的部分回波形成参考3维复图像,对待重建SAR 3维图像信号进行干涉处理,使信号在频域具备稀疏性。在大轨道分布范围下,建立频域距离向-交轨向线性测量矩阵,利用CS理论联合求解稀疏表征下的图像频谱,避免交轨向和距离向的回波信号耦合。将求解所得频谱逆变换至空间域,可得到观测场景的3维图像重建结果。仿真结果表明,该文方法在稀疏采样率74.4%条件下,仍可获得与满采样成像性能相当的结果,验证了干涉处理频域稀疏方法在星载SAR 3维成像中的有效性。     

地球同步轨道星载SAR观测特性分析

地球同步轨道星载合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar,GEOSAR)具有超高的卫星轨道和超长的合成孔径时间,相比于目前的低轨星载SAR,GEOSAR在信号特性与成像信号处理方面变化显著.GEOSAR体制和理论方法的研究都要以GEOSAR自身的特性分析为基础.文中根据GEOSAR的星地几何关系对星下点轨迹、卫星速度与波束扫描速度、合成孔径时间、多普勒特性等观测特性进行了深入分析,然后在此基础上与典型低轨SAR进行比较,得出了相应结论.