HJ-1-C 卫星SAR 全功率辐射试验的设计及实现

该文面向HJ-1-C SAR 全功率辐射试验设计,阐述了SAR 大功率集中发射所带来的新问题,从保证雷达接收通路的安全性出发,提出全功率辐射试验的接收通道漏过功率测试的必要性,给出构成雷达系统收发通道闭环测试的方法。试验结果表明,所提出的HJ-1-C SAR 系统全功率辐射试验的方案合理可行,试验达到了预期的效果。      

HJ-1-C 卫星合成孔径雷达载荷的设计与实现

HJ-1-C 是我国环境与灾害监测小卫星2+1星座中的一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,工作于S 波段,具有5 m 分辨率。SAR 载荷采用网状反射面天线和大功率放大器方案,具有重量轻、效率高的特点,适合于小卫星平台。目前HJ-1-C 卫星已在轨运行,获得我国首批S 波段星载SAR 图像,图像质量高,地物信息丰富,表明SAR 载荷的设计合理,试验和测试充分。HJ-1-C 卫星将为我国减灾和环境应用发展做出贡献。该文将对HJ-1-C卫星SAR 载荷的设计和研制进行全面介绍,包括其主要功能和技术指标,各部分的设计,以及研制、测试和试验工程,最后给出其在轨获得的图像。      

SAR内定标技术和内定标精度分析

分析了SAR内定标技术与内定标精度分析.讨论了SAR集中收发式的内定标技术,推导内定标状态下系统总功率和总功率变化量的表达式、系统增益和系统增益变化量的表达式;SAR内定标信号的处理;SAR内定标精度分析;最后完成对某地区SAR图像数据的灰度校正.     

分布式卫星双基SAR分辨特性分析

由于分布式卫星的轨道特点及SAR成像特点所致,分布式卫星双基SAR在一定条件下可近似认为是一种信号发射器与接收器平行运动的双(多)基SAR。该文结合分布式卫星双基SAR的这一特点,应用梯度的概念就分布式卫星双基SAR几何分辨率、分辨方向、分辨单元几何特性等问题进行了研究; 以视角、斜视角函数的形式给出了任意基线构型下分布式卫星双基SAR的几何分辨率、分辨方向的表达式; 并研究了分布式卫星基线对分辨特性的影响。     

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。      

HJ-1B卫星IRS传感器热红外通道交叉定标

以TERRA卫星中分辨率成像光谱仪(MODIS)传感器热红外通道的星上定标结果为标准,采用交叉定标方法获取HJ-lB卫星红外多光谱相机(IRS)传感器热红外通道定标系数.首先,获取两个传感器的对应通道,利用MODTRAN模拟光谱响应、观测角、大气条件和温度变化对匹配因子的影响.然后确定此研究只考虑对应通道的波谱响应和地表温度差异,并计算出不同地表温度下匹配因子的变化趋势.选择7次不同时间双星同步观测青海湖区域的图像作为交叉定标数据,根据MODIS的辐射亮度和匹配因子计算出IRS传感器热红外通道的辐射亮度,最后,将得到的辐射亮度和DN值进行线性回归,获得IRS热红外通道的定标系数.将此次定标结果与HJ-1B卫星IRS传感器热红外通道星上4次黑体定标结果进行比较,定标结果一致性较好.     

HJ-1B卫星热红外通道在轨场地定标与验证

在对热红外辐射计CE312定标的基础上,基于青海湖水面辐射校正场,采用CE312开展同步测量实验,对HJ-1B卫星热红外通道进行在轨绝对辐射定标。由于HJ-1B卫星在轨星上定标系统不稳定,高温点难以准确获取,因此分别使用单点法和两点法,对2010年8月1日和5日两组传感器入瞳等效辐亮度值和卫星通道计数值回归得到该卫星通道绝对定标系数,并使用内蒙达里湖水面辐射校正场2010年6月29日实测数据进行定标系数的验证工作。验证结果表明,青海湖场地两次定标系数有较好的一致性,定标结果稳定可信。两点法所得定标系数的精度高于单点法。     

用于HJ-1C 卫星ScanSAR 的等效RD 几何校正方法

HJ-1C 卫星是我国第1 颗民用合成孔径雷达卫星,具有条带和扫描两种工作模式。该文根据HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的工作特点,在ECS 成像算法和传统斜距多普勒定位方法基础上,提出一种适用于ScanSAR 的等效RD 几何校正方法。首先根据方位时刻关系进行方位拼接,然后根据斜距关系拼接各个子带,接着拟合等效参数,进行斜距多普勒定位,最后实现ScanSAR 图像的几何校正。HJ-1C 卫星的实际数据实验结果表明:HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的定位精度可以达到100 m; 24 核CPU 并行情况下实现10 s 处理完一景图像。      

多极化SAR 机载测量中的定标方法

针对极化合成孔径雷达由于发射和接收端受通道幅相不平衡、天线串扰、电磁波传播特性和系统噪声等因素影 响,从而造成遥感数据不能反映真实目标特性的特点,提出了应用方位对称的随机分布目标和多个三面角反射器回波数 据定标系统的方法,给出了应用该方法的具体步骤,并通过此方法对X 波段机载SAR 系统的实测数据进行了分析,试验 结果验证了该方法的可行性和有效性。     

分布式卫星系统中干涉SAR测高精度分析

分布式卫星SAR系统是近几年提出的一种新的SAR系统,干涉SAR(INSAR)成像是该系统的主要工作模式。本文主要研究该系统中地球自转、分布式卫星系统环绕对INSAR测高精度影响,分析和推导了修正的成像公式及误差曲线。详细分析了不同纬度及不同环绕角时的测高误差变化。仿真结果表明:纬度越低、环绕角越大时,测高误差越大。赤道附近的测高误差最大。     

环境一号C 卫星系统总体设计及其在轨验证

HJ-1-C 卫星是我国环境与灾害监测预报小卫星星座的一颗合成孔径雷达卫星,与光学卫星HJ-1-A/B 共同完成环境与自然灾害监测。该文介绍了中国第1 颗民用SAR 卫星的系统总体及载荷的设计特点,研究了卫星平台部分的数传、姿态控制、供配电和热控分系统对SAR 载荷的支持能力以及相互之间的匹配关系,同时,给出了卫星在轨测试验证的相应结果。      

环境一号C 星SAR 天线设计与分析

环境一号C 星SAR 天线采用了构架式可展开网状抛物面反射器,天线构型复杂,在轨展开步骤多,天线展开可靠性及在轨电气性能等都是设计难点。该文阐述了天线总体、结构和电气方面的设计研究,并从力学和热角度进行了实际工况的分析。环境一号C 星在轨成功展开及良好的SAR 成像质量表明了天线在机电热及可靠性设计方面满足型号工程的使用要求,为集中式网状抛物面SAR 天线的设计研究提供了宝贵经验。      

星载合成孔径雷达系统的内定标

介绍了星载合成孔径雷达(SAR)的内定标原理和有源相控阵SAR内定标的实现方法。内定标主要用于测量发射功率和接收增益的相对变化,也可用于监测TR组件的失效情况和定性分析天线性能。要提高测量精度需保障内定标设备尽可能小的温度变化特性及寿命期内小的性能变化。     

环境一号C 星构架反射器展开驱动部件优化设计

该文针对环境一号C 星构架反射器展开驱动部件易出现疲劳、破坏等问题,开展了面向可靠性的驱动部件优化设计。基于驱动部件失效模式及其影响分析(FMEA),获得导致部件失效的主要失效形式为关键弹簧零件(扭簧和涡卷弹簧)的应力松弛和冲击破坏失效。对失效模式下扭簧和涡卷弹簧原型进行了特性测试、可靠度分析,提出可行的可靠性增长措施,并进行优化设计。对比优化前后的弹簧可见,优化可靠且有效。研究对该类可展开天线反射器的设计分析具有重要的参考价值。      

HJ-1B热红外通道探元级星上辐射定标方法研究

HJ-1B热红外通道在轨星上定标精度直接影响着后续遥感数据的定量化应用。以往针对整个通道的星上辐射定标忽视了各个探元的响应差异问题。使用查找表法、半高宽法和矩方法,分别对2009年9月14日星上下传的黑体数据进行处理,得到HJ-1B热红外通道探元级辐射定标结果。分析结果,红外相机热红外通道各探元扫描校正黑体时存在2个DN左右的波动,引入误差约0.28%~0.45%。其中,探元9和10相对其他探元波动范围较大。     

一种新颖的星载SAR无线内定标方法研究

内定标利用雷达系统内部设备和定标通路来测量系统各部分幅度和相位在成像过程中的相对变化,是保证雷达图像辐射精度的重要手段。该文针对传统有线内定标方案定标通路未覆盖相控阵天线TR输出端至无源阵面路径、定标网络庞大且自身误差控制难等不足,提出了一种新颖的利用辅助天线的无线内定标方法,给出了定标原理和分析模型,推导了SAR天线TR通道幅相特性和系统传递函数的标定方法,并在典型星载SAR系统参数下对标定误差进行了仿真分析,仿真结果表明,辅助天线支撑杆位置引起的TR通道幅度标定误差在10–3 dB量级,可以忽略;引起相位标定误差与支撑杆位置偏差密切相关,可依据文中给出的仿真曲线得到。支持杆位置引起的系统传递函数幅度标定误差小于0.1 dB;引起的相位标定误差对支撑杆位置偏差不敏感。最后在实际相控阵天线上对无线内定标方法进行了验证,获取了TR通道幅相特性标定的实测结果,表明了该方案的可行性和有效性。