降雨粒子电磁特性分析及雨区目标成像

从理论仿真的角度,描述了传输矩阵方法的基本原理,并以Ku、Ka波段为例,对降雨粒子模型的双波段散射衰减特性进行了仿真比较。从宏观角度对不同雨强、不同频率下的雨衰进行了定量分析。提出了一种针对雨区三维复杂目标进行成像仿真的技术,仿真结果表明:在Ku波段下,当雨强超过10mm/h(中雨)时,雨衰对SAR图像的影响就必须被考虑;当雨强达到50mm/h(大雨)时,SAR图像将出现十分严重的图像质量恶化。在Ka波段下,即便小雨的影响都可在SAR图像中显现;而中等以上降雨将导致SAR图像几乎或完全湮没。     

Ka 波段卫星通信雨衰问题的研究

介绍了影响雨衰的要素以及常用的雨衰预测模型---IT U-R模型,通过IT U-R雨衰预测模型,以扬州地区为例计算了雨衰大小,并通过M atlab进行仿真,分析了海拔高度、卫星纬度以及信号频率对卫星通信系统的降雨衰减特性的影响。     

三亚Ka波段卫星遥感信号降雨衰减的研究

Ka波段卫星下行遥感信号受降雨衰减影响严重,在设计信道链路和执行遥感数据接收任务时,需要考虑Ka波段雨衰问题。基于国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)提供的雨衰模型,结合三亚某地面站Ka波段卫星遥感数据接收设备,利用Matlab处理时间概率0.01%的降雨量数据,模拟三亚Ka波段卫星下行信号的降雨衰减率,分析降雨衰减值随天线接收仰角的变化,为设计三亚Ka波段下行信道抗雨衰余量提供了参考。同时结合自动气象站降雨观测数据,研究不同等级降雨量时的雨衰情况,为制定三亚Ka波段卫星遥感信号应对雨衰的措施提供了依据。     

我国典型地区事件需求型雨衰序列的研究

在卫星通信中,随着采用信号的频段越来越高,降雨造成的影响也越来越严重,需要采用自适应衰落削减技术来对抗降雨造成的衰减。衰落削减技术的设计和优化需要在传播信道中降雨衰减特性的基础上进行,针对计算机模拟降雨衰减时间序列进行研究,提出了面向事件需求型模型并进行了仿真验证,最后对我国其他典型地区的雨衰序列进行了仿真。研究结果表明,该雨衰序列合成模型符合实验测试结果。     

15～23 GHz微波链路雨衰的敏感参量分析

为了提高微波链路雨衰特征的描述精度,拓展微波链路信号的可用参数,该文利用部署于江苏江阴地区的15 GHz, 18 GHz和23 GHz微波链路和雨量计开展同步对比观测,拟合得到3种频段的微波链路雨衰关系。提取并分析了接收信号电平的平均值、中位数、25%分位数、75%分位数、标准差、极大值和极小值等13个特征量与晴雨时刻、降雨强度之间的关系,得出结论:微波链路的信号变化和降雨强度的变化存在明显的负相关关系。实际拟合的雨衰关系与ITU-R的经验雨衰关系具有较好的一致性,但是在不同频段上均有差异;所有13个参量在有雨时刻和无雨时刻均存在一定概率的重叠,这是造成晴雨区分困难的主要原因;频率越高,信号变化受降雨的影响越显著,越有利于微波链路反演降雨。所得出的结论为提高微波链路测雨方法中的晴雨区分、参考值确定以及雨强反演的精度提供重要依据。     

15～23 GHz微波链路雨衰的敏感参量分析

为了提高微波链路雨衰特征的描述精度,拓展微波链路信号的可用参数,该文利用部署于江苏江阴地区的15 GHz,18 GHz和23 GHz微波链路和雨量计开展同步对比观测,拟合得到3种频段的微波链路雨衰关系.提取并分析了接收信号电平的平均值、中位数、25％分位数、75％分位数、标准差、极大值和极小值等13个特征量与晴雨时刻、降雨强度之间的关系,得出结论:微波链路的信号变化和降雨强度的变化存在明显的负相关关系.实际拟合的雨衰关系与ITU-R的经验雨衰关系具有较好的一致性,但是在不同频段上均有差异;所有13个参量在有雨时刻和无雨时刻均存在一定概率的重叠,这是造成晴雨区分困难的主要原因;频率越高,信号变化受降雨的影响越显著,越有利于微波链路反演降雨.所得出的结论为提高微波链路测雨方法中的晴雨区分、参考值确定以及雨强反演的精度提供重要依据.     

星载SAR地基侦察信号建模与仿真

对星载合成孔径雷达（SAR）的侦察可以为合成孔径雷达电子战提供有力的支援。在地基侦收站跟踪侦察星载SAR的背景下,建立了星载SAR地基侦察信号的数学模型。该模型利用真实卫星的天线参数及轨道参数,充分考虑了脉内多普勒频率因素。在侦察场景模型基础上,计算了条带模式下方位向的天线增益,通过仿真分析了星载SAR地基侦察信号,为星载SAR参数估计等研究奠定了基础。     

长春和新乡雨衰时间序列的马尔科夫链模拟

基于马尔科夫理论建立的N阶马尔科夫链模型,模拟了长春和新乡地区的降雨衰减时间序列,比较了长春和新乡地区单个模拟和实测雨衰时间序列的概率分布;分别统计了长春和新乡地区50组模拟雨衰时间序列的百分概率分布,并与国际电信联盟无线电通信研究组(ITU-R)提供的卫星轨道位置为92°E、频率为12.5GHz在线极化情况下长春和新乡雨区不同降雨衰减值下的时间百分概率进行了比较,一致性很好,从而验证了N阶马尔可夫链模型在中国部分地区的可用性。模拟结果对我国在Ku及以上频段通信卫星的抗衰落技术的发展具有重要的应用价值。     

基于DPCA技术的星载SAR/GMTI处理方法

星载合成孔径雷达的轨道运动以及地球自转、地球曲率等因素使星载SAR/GMTI处理方法与机载不同。该文首先分析了星载SAR三孔径天线信号特性,然后给出并详细分析了基于偏置相位中心天线(DPCA)的机载SAR/GMTI处理方法。在此基础上,给出了一种基于DPCA技术的星载SAR动目标检测、测速及目标定位的实现方法。最后,星载SAR/GMTI计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

星载SAR的箔条干扰分析

针对星载合成孔径雷达 (SAR)发射信号和回波信号的特点 ,距离维和方位维信号处理的弱点 ,提出了箔条干扰星载SAR成像的方法。采用光学的处理办法对SAR产生的信号受箔条干扰的机理进行了分析 ,结果表明 :选择适当的箔条特征尺寸和作用距离可使反射或散射后的信号相位和方向改变 ,形成相干的干扰信号进入SAR信号处理单元 ,对成像解算形成干扰。     

亚马逊热带雨林星载SAR辐射定标算法

天线外定标是实现星载SAR天线方向图在轨测试的主要手段。天线方向图的准确测量,对星载SAR图像的应用具有重要作用。分布目标辐射定标在星载SAR天线方向图测试中受到广泛重视。亚马逊热带雨林的后向散射系数呈现大面积的均匀性和稳定性,故成为分布目标定标最主要的定标场。该文在分布目标定标原理的基础上,对基于亚马逊热带雨林的星载SAR天线方向图测量算法进行了研究,提出了采用K．Pearson统计量非参数假设检验的一致性处理算法,并采用Levenberg-Marquard算法（LM算法）估计俯仰向天线方向图模型参数。仿真数据验证了算法的可靠性和准确性。     

用TOGA／COARE试验中机载雷达资料进行衰减效应订正的个案研究

为了蛎限度地利是生载测雨雷达，必须实现一些主要条件：高的空间分辨率、宽阔的覆盖面积，大的动态降雨测量范围以及精确的点测量。     

Analysis of algorithms for the retrieval of rain-rate profiles froma spaceborne dual-wavelength radar

The ability to retrieve rain-rate profiles from a dual-wavelength spaceborne radar system operating at 13.6 and 35 GHz is analyzed. The fundamental problem of extracting either the attenuation and/or the reflectivity from the backscatter echo, which contains both contributions, is addressed. Three algorithms, the backscatter, the attenuation coefficient, and the dual-wavelength methods, are examined. These algorithms are tested using four rain-rate profiles derived from radar measurements. In particular, measured (true) values are compared with calculated (retrieved) rain rates applying the algorithms with superimposed uncertainties assuming a suggested spaceborne dual-wavelength radar system. Error values of rain rates are determined where these values reflect failure of the assumptions utilized in the derivation of the algorithms, rain backscatter noise, and instrument noise     

An ERS-1 synthetic aperture radar image of a tropical squall linecompared with weather radar data

A radar image acquired by the C-band synthetic aperture radar (SAR) aboard the European Remote Sensing satellite ERS-2 over the coastal waters south of Singapore showing radar signatures of a strong tropical squall line (“Sumatra Squall”) is compared with coincident and collocated weather radar data. Squall line features such as the gust front, areas of updraft convergence, and rain areas are identified. Possible attenuation effects from the rain drops in the atmosphere under very heavy rain (rain rate >100 mm/h) is suggested. In addition, the possibility of extracting the associated geophysical parameters, i.e., rain rate and wind speed from SAR imagery is investigated. The rain rate is estimated from the attenuation signature in the SAR image. Comparison between the estimated rain rate and weather radar rain rate shows consistency. Wind speed associated with the squall line is estimated based on the CMOD4 wind scatterometer model. The estimated wind speed pattern appears to be in agreement with the observed squall line structure. Possible errors in the wind estimation due to effects of rain are suggested     

Improved range-profiling algorithm of rainfall rate from aspaceborne radar with path-integrated attenuation constraint

A range-profiling algorithm for rainfall rate retrieval from a single-frequency downward-looking spaceborne radar is presented. The algorithm is based on a linear reformulation of the radar equation. The path-integrated attenuation given by the surface echo measurement is used as a constraint for normalizing the range-gated rain echoes. The expected performances are studied analytically and compared with those of the approach of W. Hitschfeld and J. Bordan (1954). The stability and accuracy of the rainfall profile retrieval in the presence of various types of errors are pointed out and illustrated by means of numerical simulations of data processing from a spaceborne rain radar operating basically at Ku band     

Determination of Rain Rate from a Spaceborne Radar Using Measurements of Total Attenuation

Several experimental and theoretical studies have shown that path-integrated rain rates can be determined by means of a direct measurement of attenuation. For ground-based radars, this is done by measuring the backscattering cross section of a fixed target in the presence and absence of rain along the radar beam. A ratio of the two measurements yields a factor proportional to the attenuation from which the average rain rate can be deduced. In this paper, we extend the technique to spaceborne radars by choosing the ground as a reference target. The technique is also generalized so that both the average and range-profiled rain rates can be determined. The accuracies of the resulting estimates are evaluated for a narrow-beam radar located on a low earth-orbiting satellite.     

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。      

一种星载SAR图像的系统级几何校正技术

在星历参数和星载SAR空间几何模型的基础上，本文实现了星载SAR图像的系统级几何校正，给出了一种基于空间几何模型的星载SAR图像像素定位技术，说明了经纬网中任意点所在距离线被雷达波束中心照射的时刻的估算方法。最后利用仿真数据验证了这种几何校正方法的有效性。