一种星载SAR定标接收机误差分析

作为星载SAR地面微波辐射定标场主要外定标设备,定标接收机用于完成星载SAR天线方向图和辐射功率的测量。为实现高精度测量,需要定标接收机有很高的测量精度。本文对定标接收机的高精度指标进行了定量误差分析,介绍了定标接收机的工作原理,给出了误差计算模型和误差分析方法。该方法利用误差精度分配及误差计算最大值来分析定标接收机的精度指标,并给出了定标接收机各项精度指标的实测结果,验证了该误差分析方法的正确性和精确性。     

数字合成孔径雷达接收机设计

为了解决模拟合成孔径雷达接收机带来的幅相不平衡等诸多问题,设计了一种基于高速A/D转换和FPGA高速信号处理的数字合成孔径雷达中频接收机.该设计结构简单、信号带宽大、镜频抑制比高.对多相滤波正交解调算法进行了改进,给出了数字中频接收机的工作原理和系统结构框图,设计了基于Virtex-4 FPGA的信号处理模块.仿真验证结果表明该设计完全符合系统设计参数的要求,可以应用于高分辨率合成孔径雷达.     

一种合成孔径雷达高度计定标方法

合成孔径雷达高度计的关键技术特点是沿轨向的多普勒锐化和延迟距离校正技术。两者的结合使得其相对于传统雷达高度计具有沿轨向高分辨率和显著提高测高精度的优势。在2 m波高海况和2 km的地面网格下,其测高精度可以达到2 cm。为了验证合成孔径雷达高度计的测高精度,在充分研究合成孔径雷达高度计测高原理和传统雷达高度计定标方法的基础上,该文提出一种基于全球导航卫星系统(GNSS)浮标的合成孔径雷达高度计定标方法,采用时空一致性匹配和多基线联合解算方法提高海面高度测量精度,并将该方法应用于合成孔径雷达高度计首次机载试验中,通过对试验数据结果的处理分析,在验证合成孔径雷达高度计测高精度的同时,初步验证了该定标方法的可行性。     

微波辐射计接收机两点定标法误差分析及准确性验证

介绍了微波辐射计接收机两点定标法,并进行了误差分析.对自行研制的23.8GHz数字增益自动补偿微波辐射计进行了定标,计算定标误差范围.对接收机两点定标法得到的定标方程进行了验证实验,结果表明采用两点定标法对辐射计接收机进行定标有良好的准确性.     

机载超高分辨率 SAR 内定标技术研究

首先,研究了合成孔径雷达的内定标工作原理,分析了发射定标实测信号;然后,给出了误差补偿前后的一维距离图像性能指标,提出了利用发射定标数据作为参考函数进行实际数据成像处理的方法;最后,成功应用于机载试飞中,获得了高质量合成孔径雷达图像,并证明了该方法的有效性。     

合成孔径雷达中的二维自动增益控制

该文给出一种合成孔径雷达接收机自动增益控制(AGC)的方法,该方法对合成孔径雷达信号 进行二维平均,既保持了信号的原有特性,又提高了接收机的动态范围。与传统的自动增益控制方法相比,它能更好地消除短时间内的干扰以及保留合成孔径雷达图像中的对比度。该文在对二维AGC工作方式及时间参数选择进行阐述之后,给出了二维AGC的计算机仿真结果以及雷达实际使用AGC后获得的图像。     

周期定标毫米波辐射计的性能分析

辐射计的性能主要取决于灵敏度、准确度和稳定度.文中给出了周期定标辐射计灵敏度、准确度和长期稳定度的分析方法,并研制了周期定标毫米波辐射计.该辐射计采用直放式接收机体制,工作频率为33～38GHz,利用有源噪声源的开和关作为高温和低温定标源.实验结果表明:该毫米波辐射计稳定度可达1.28K,准确度为1.71K.当场景测量的积分时间与高、低温定标的积分时间都为7.7ms时,灵敏度优于0.50K.     

基于内定标信号的合成孔径雷达系统幅相误差的提取和校正

该文根据合成孔径雷达的三路定标设计,提出了基于内定标信号的收发系统幅相误差的提取和校正方案。与从雷达回波数据中提取系统相位误差的方法相比,该方案具有两方面的优越性：提取误差不受地物特性的限制,使用方便;不但可以提取相位误差,还可以提取系统幅度误差。经验证该方案能大大改善图像质量。     

直接采样微波辐射计统计模型及定标研究

直接采样微波辐射计对射频信号直接采样,是一种结构简单的数字辐射计.受高速、宽带模数转换器(ADC)采样、非理想量化的影响,直接采样数字接收机输出信号的统计特性将改变,传统辐射计的定标方法不再完全适用于直接采样微波辐射计.论文分析ADC的非理想量化,建立直接采样数字接收机输出信号的统计模型和直接采样微波辐射计的定标方程;实验采用多点定标方法对直接采样微波辐射计进行定标,并用三次样条插值拟合直接采样数字接收机输出信号功率估计值与输入噪声温度之间的转移曲线,提高直接采样微波辐射计的测量精度.     

机载干涉SAR 区域网三维定位算法

区域网3 维定位是指同时获取多个干涉合成孔径雷达(InSAR)场景中各像素点的北向、东向和高程向的地理坐标。联合定标是区域网3 维定位的关键环节,能够保证3 维位置精度和相邻场景间的位置衔接性,并且能够在稀少控制点的条件下实现大区域多场景的3 维定位。该文提出一种适用于机载InSAR 系统的联合定标算法,该算法对多个场景的3 维位置同时定标。该算法利用最优化模型实现联合定标,并且在最优化模型中引入了权值,从而顾及到了不同质量、不同分布的控制点、同名点在联合定标中的权重差异。机载InSAR 实测数据的实验结果表明,该算法在3 维定位精度和实现过程的简洁度方面均优于传统的联合定标算法。      

SAR辐射定标的融合算法研究

针对机载SAR辐射定标外场试验可重复性较差的问题,提出了一种结合内场仿真信息进行辐射定标的参数估计新算法:首先建立机载SAR定标成像模型,在进行模型有效性检验之后,利用定标成像模型得到SAR线性动态范围内定标体RCS的渐进经验分布,然后结合定标试验实测数据进行辐射定标参数的融合估计。仿真表明该算法可以减小估计结果的误差方差,提高定标精度。     

Ground-based measurements of inflight antenna patterns for imagingradar systems

An approach is presented for determining the inflight antenna pattern in the cross-track direction for air- and spaceborne synthetic aperture radar (SAR) systems. In the 1991 Oberpfaffenhofen DC-8/E-SAR calibration campaign, ground-based measurement, equipment comprising 18 precision calibration receivers and nine polarimetric active radar calibrators, all operating in C-band, were tested. These instruments are capable of handling various pulse lengths and repetition frequencies, and they have a very high dynamic range. Together with precise internal clocks, these instruments are suitable for recording the actual radar transmit pulse shape for the later evaluation of the desired inflight antenna pattern. Lining up these devices in the cross-track direction, each receiver yields an azimuth cut of the three-dimensional antenna pattern. The elevation pattern was then obtained by time correlation of these azimuth cuts. Further results concerning pulse shapes, squint angles, and H-V pattern misalignment are presented     

点目标无源极化校准研究进展

极化校准是雷达目标极化散射特性正确获取的前提和基础。针对极化雷达系统,介绍了极化校准的概念及分类,概括了极化校准技术的发展史,对国内外研究机构在该领域主要的研究成果进行了归纳;分析了后向极化散射矩阵测量的误差模型,归纳了几种典型的点目标极化校准算法,分别介绍了各种极化校准算法所需的定标体和限制条件,列出各种典型算法的优缺点,通过仿真实验对比分析了几种典型点目标极化校准算法分别在低、中、高极化隔离度时极化校准的性能;指出了点目标极化校准技术今后的研究方向。点目标无源校准技术可以广泛应用于现有地基极化雷达装备和极化合成孔径雷达等的校准,对点目标无源校准技术的研究具有重要的理论和实际应用价值。     

单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊分析

星载合成孔径雷达设计中的一个基本限制是测绘带宽和方位分辨率之间的矛盾,采用单相位中心多波束技术可在一定程度上缓解这一矛盾,从而成为实现高分辨率宽测绘带星载合成孔径雷达系统的一种技术途径。该文在简要介绍单相位中心多波束技术原理的基础上,分析了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的来源,提出了单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊计算公式,并给出了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的仿真计算实例。该文分析结果对单相位中心多波束合成孔径雷达的系统设计具有一定的参考价值。     

星载微波成像辐射计定标方法比较和研究

微波成像辐射计用于大气微波遥感、海洋微波遥感和陆地微波遥感;是气象、海洋和灾害监测的重要遥感手段之一。微波 成像辐射计在轨运行时能否获取有价值的探测资料,得到定量化的应用和真正的业务使用,主要取决于微波成像仪能否进行精确定 标。本文主要介绍了星载微波成像辐射计目前国际上通常采用的两种定标方法,馈源口面定标方法和天线口面定标方法,并对这两 种方法进行了比较和研究。     

GEO-LEO 双站视频SAR 系统若干问题研究

视频合成孔径雷达(SAR)作为一种新型的微波遥感体制,能够实现热点区域的持续监测。文中提出了一种基于GEO-LEO 双站模式的天基视频SAR 系统,其中发射源位于地球静止轨道,低轨卫星顺序接收目标场景回波信号实现对场景的持续视频监测,基于该双站模式建立了回波信号模型;同时,提出了天基视频SAR 成像过程中回波数据分割与重叠率的计算方法;最后,分析了该天基视频SAR 系统的几何分辨率。文中的研究成果可以为天基视频SAR 系统的构建提供参考。     

SAR辐射定标精度设计与分析

合成孔径雷达（SAR）辐射定标是一项关联图像像素值和地物后向散射系数的重要工作。文中在分析SAR系统的误差源和辐射定标原理的基础上,研究了无源辐射定标和有源辐射定标的精度设计原理。以机载SAR、Pi-SAR定标结果为例,结合雷达散射计的测试结果,分析了相同条件相似地物的后向散射系数的差异及相应的原因。理论分析和数据比较表明了辐射定标精度设计和比较的合理性,为定标精度和结果分析提供了理论支持和技术途径。     

Development of the TanDEM-X Calibration Concept: Analysis of Systematic Errors

The TanDEM-X mission, result of the partnership between the German Aerospace Center (DLR) and Astrium GmbH, opens a new era in spaceborne radar remote sensing. The first bistatic satellite synthetic aperture radar mission is formed by flying TanDEM-X and TerraSAR-X in a closely controlled helix formation. The primary mission goal is the derivation of a high-precision global digital elevation model (DEM) according to High-Resolution Terrain Information (HRTI) level 3 accuracy. The finite precision of the baseline knowledge and uncompensated radar instrument drifts introduce errors that may compromise the height accuracy requirements. By means of a DEM calibration, which uses absolute height references, and the information provided by adjacent interferogram overlaps, these height errors can be minimized. This paper summarizes the exhaustive studies of the nature of the residual-error sources that have been carried out during the development of the DEM calibration concept. Models for these errors are set up and simulations of the resulting DEM height error for different scenarios provide the basis for the development of a successful DEM calibration strategy for the TanDEM-X mission.      

The effect of topography on SAR calibration

During normal synthetic aperture radar (SAR) processing, a flat Earth is assumed when performing radiometric corrections such as antenna pattern and scattering area removal. The authors examine the effects of topographic variations on these corrections. Local slopes will cause the actual scattering area to be different from that calculated using the flat Earth assumption. It is shown that this effect may easily cause calibration errors larger than a decibel. Ignoring the topography during antenna pattern removal may also introduce errors of several decibels in the case of airborne systems. The effect of topography on antenna pattern removal is expected to be negligible for spaceborne SARs. The authors show how these effects can be taken into account if a digital elevation model is available for the imaged area. The errors are quantified for two different types of terrain, a moderate relief area near Tombstone, AZ, and a high relief area near Oetztal in the Austrian Alps. The authors show errors for two well-known radar systems, the C-band ERS-1 spaceborne radar system and the three frequency NASA/JPL airborne SAR system (AIRSAR)