基于椭圆轨道的Geo-SAR精确多普勒参数解析计算方法

该文综合考虑了轨道偏心率、地球扁率和地球自转三方面的因素,推导得出高精度星载SAR多普勒中心频率和多普勒调频率解析式。鉴于2维姿态导引对于Geo-SAR的必要性,进一步分析了姿态导引后和零姿态导引两种情况下的多普勒参数,为Geo-SAR的多普勒参数计算提供了实用且有效的方法。该文得到的多普勒参数解析计算式适用于任意轨道高度和任意姿态的星载SAR,且具备很高的精度。基于该结论,研究了运行于椭圆轨道的Geo-SAR多普勒中心和多普勒调频率特性。     

编队卫星SAR回波多普勒频率特性分析

针对以编队小卫星为平台的合成孔径雷达(SAR)应用系统,给出了一种推导多普勒频率解析公式的方法.该方法利用编队卫星与地面目标之间的空间几何关系及编队卫星之间的相对运动,以SAR系统参数、主星轨道根数、编队构形及目标运动参数等为前提条件,通过多个坐标系之间的相互转换,将地面目标与编队卫星的运动矢量统一在地心赤道坐标系内推导了目标回波的多普勒频率表达式.分析了回波多普勒中心频率及多普勒调频斜率的特性,通过仿真验证了从星轨道根数计算公式及多普勒频率计算公式的正确性,为进一步研究编队卫星SAR系统参数设计和选择奠定了基础.     

地球同步轨道SAR特性分析

和传统低轨SAR相比,地球同步轨道SAR具有超高的轨道高度和超长的合成孔径时间,其运动轨迹应视为曲线变速运动,信号特性和信号处理等多个方面变化显著,因此传统的SAR特性分析已不能适用。本文根据星地几何关系对地球同步轨道SAR的轨道运动轨迹、星下点轨迹和波束覆盖范围、速度特性、多普勒参数、方位向空变性等几方面特性进行了详细的分析,在此基础上和低轨SAR进行了对比,并得出了相应的特性分析结论。     

地球同步轨道SAR方位模糊度研究

与低轨合成孔径雷达(SAR)相比较,地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）具有重访周期短,观测范围广等优点,在军用及民用领域具有广泛应用。针对地球同步轨道合成孔径雷达多普勒中心频率时变及类滑动聚束工作模式造成常规方位模糊度计算不精确的问题,提出了一种新的方位模糊度计算方法。该方法基于精确的星地几何模型,考虑了地球自转、速度时变、多普勒中心频率时变以及类滑动聚束工作过程中天线指向变化对方位模糊度影响,通过对不模糊区域天线方位角及模糊区域天线方位角的精确求解得到了对应的天线增益值,进而得到方位模糊度的精确值。基于空间坐标系转换及矢量表示法推导了GEOSAR 方位模糊度的表达式。最后结合地球同步轨道SAR轨道参数进行了仿真,验证了该方法的有效性。      

地球同步轨道合成孔径雷达特性分析

常规的低轨合成孔径雷达具有重访周期长,覆盖范围小等缺点,一个有效的解决办法是将低轨合成孔径雷达轨道提高到地球同步轨道上.然而,由于受地球自转的影响比较大,地球同步轨道合成孔径雷达有着其本身的特殊性.对地球同步轨道上合成孔径雷达的星下点轨迹、波束所能覆盖的范围以及多普勒频率进行了分析,并且相应地做了一些仿真.     

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。     

星载寄生式SAR多普勒特性分析

本文基于星载双基地雷达空间几何关系,给出了星载寄生式SAR系统中小卫星多普勒参数的两种表达形式,进一步给出了与多普勒特性相关的几个重要系统参数的表达式。分析了基线和相对速度对小卫星多普勒特性参数偏移主星参数的影响,指出基线是主要影响因素;对多普勒中心频率影响大,对多普勒调频斜率及方位分辨率影响小。分析了利用寄生式SAR提高方位分辨率的能力和限制因素。     

星载合成孔径雷达多普勒调频率估计精度分析

该文分析了星载合成孔径雷达成像处理中多普勒调频率估计与系统参数及图像特性的关系,给 出了利用轨道数据或回波信号数据估计多普勒调频率的精度与图像分辨率、雷达系统参数、轨道数据精度和 地物散射特性之间的关系。这些结论对系统的设计,以及数据处理方法的选择具有重要的参考价值。     

星载前视SAR系统的信号分析

针对星载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,详细分析了前视SAR的多普勒特性,即多普勒频率、多普勒带宽;指出前视SAR的方位分辨率与天线的孔径长度无关,而是与载波频率、雷达平台高度、方位向地面距离等因数有关,并仔细讨论了各因数对方位分辨率的影响以及前视SAR成像对系统参数脉冲重复频率、波束投射角的限制,说明了前视SAR的高分辨成像区域及前视SAR高分辨成像对平台高度的要求.     

星载SAR成像对卫星姿态控制精度的要求

详细地论述了椭圆轨道条件下星载SAR目标的多普勒特性,推导了卫星姿态变化下多普勒参数的表达式,证明了卫星姿态变化对星载SAR成像的影响.理论分析与仿真结果表明卫星轨道近似与姿态变化对星载SAR成像有较大影响,应根据不同的成像精度提出不同的卫星控制精度.     

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。     

椭圆轨道全零多普勒导引律研究

星载合成孔径雷达(SAR)数据处理中,多普勒特性对于方位向性能以及成像精度都有直接的影响。基于轨道动力学理论,在椭圆轨道情况下,该文导出了同时考虑偏航控制和俯仰控制的多普勒中心频率解析表达式,分别分析了偏航控制和俯仰控制对多普勒中心的影响,提出一种基于椭圆轨道的全零多普勒方法,并用TerraSAR-X轨道参数进行了数值仿真,仿真结果表明,使用该方法后,多普勒中心频率被减小到不超过5 Hz,比传统的偏航导引方法缩小了约一百倍,比基于瞬时圆轨道的全零多普勒方法缩小了5倍,表明了该方法的有效性。     

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。     

适于大斜视角的星载双基地SAR波数域成像算法

本文提出一种星载双基地SAR(Synthetic Aperture Radar)等效平行轨迹距离模型,计算表明该模型误差远远小于直接基于多普勒参数的二阶距离模型.基于该距离模型提出一种星载双基地SAR波数域成像算法,能在大斜视角、高分辨率情况下精确成像.最后对仿真点目标双基地回波进行成像处理,结果与基于二阶距离模型的成像算法相比较,证明了本文等效距离模型和成像算法的优越性.     

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。     

A NEW METHOD OF DOPPLER CENTROID ESTIMATION FOR SPACEBORNE SAR-AMPLITUDE CORRELATION METHOD

The linear relationship between Doppler centroid and range walking in spaceborne SAR data is analyzed, and a new method to estimate Doppler centroid is proposed, which is so called amplitude correlation method. Compared with clutter-lock method which is widely used now, the new method has much less computation burden and is able to give higher estimation accuracy for a quasi-homogeneous scene or a non-homogeneous scene. This is clearly verified by the experimental results of estimating Doppler centroid for SEASAT-A raw data.     

A new method of doppler centroid estimation for spaceborne SAR—Amplitude correlation method

The linear relationship between Doppler centroid and range walking in spaceborne SAR data is analyzed, and a new method to estimate Doppler centroid is proposed, which is so called amplitude correlation method. Compared with clutter-lock method which is widely used now, the new method has much less computation burden and is able to give higher estimation accuracy for a quasi-homogeneous scene or a non-homogeneous scene. This is clearly verifled by the experimental results of estimating Doppler centroid for SEaSAT-A raw data.