系绳卫星体制高精度INSAR系统设计

针对现有分布式干涉系统难以实现更高比例尺高效率地形测绘的问题,提出了一种基于系绳卫星体制的InSAR系统。首先,结合系绳卫星动力学仿真,给出了系绳干涉系统的几何模型,提出了系绳干涉系统的工作模式,然后研究了系绳卫星SAR载荷的具体工程实现途径,提出了基于系绳电缆解决实现同步和相位同步的方法。首次建立了系绳长度及面内角等参数与模糊高度的关系,对SAR载荷的工作频段、发射峰值功率、天线口径、入射角范围等进行了优化设计。对系绳InSAR系统的关键性能指标进行仿真分析,仿真结果表明该系统可以实现0.5 m测高精度等核心指标。该研究提出了一种1:5000比例尺的高精度测绘SAR系统,相对测高精度比德国的Tandem-X系统提升了4倍,可为我国后续开展高精度星载InSAR工程研制提供参考。

深空微波着陆雷达系统发展现状和趋势

深空微波着陆雷达是深空探测器GNC分系统重要载荷之一,为GNC分系统提供探测器相对着陆星体表面的距离与速度信息,确保着陆精度和安全。文章从系统设计、参数设计等各个方面对深空微波着陆雷达技术国内外现状进行综述,探讨了其技术发展趋势,为后续深空微波着陆雷达发展提供研究思路。

小样本下基于改进的直接数据域方法的DOA估计方法

针对小样本甚至单个样本情况下,大部分高分辨DOA估计方法性能下降,不能对临近目标有效分辨的问题,该文提出一种新的基于直接数据域技术的DOA估计方法,基本思想是通过损失空域自由度达到提高时域样本的目的。首先对阵列进行划分,构造多个新的低维数据矢量,其次利用远场窄带信号的复包络在阵列的各个阵元上的幅度响应是近似相同的特点,构造新的约束。实验表明,在小样本下该文算法DOA的分辨能力优于传统直接数据域方法。

太赫兹低频段随机粗糙金属板散射特性研究

该文提出了一种高效混合近似算法计算太赫兹频段无限薄金属板的电磁散射特性。在太赫兹低频段,金属目标可以被视为具有微粗糙表面的理想导体,散射场可以分为相干场和非相干场。该文采用物理光学法结合截断劈增量长度绕射系数法和微扰法来计算金属板的电磁散射分布。基于蒙特卡洛方法,分别利用多层快速多极子和提出的混合算法计算太赫兹低频段金属板的雷达散射截面,仿真结果表明该文提出的混合算法能够高效快速地给出太赫兹低频段金属板的电磁散射特性。

机载高分辨滑动聚束SAR成像处理方法

针对机载滑动聚束合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像问题,在提出采用参考信号进行系统通道误差校正和高分辨滑动聚束成像运动补偿方法的基础上,结合基带方位向变标(BAS)算法,给出一种机载高分辨率滑动聚束SAR成像方法。首先,在频域推导了基于参考信号对回波信号进行幅度校正和相位补偿的方法;然后基于斜视成像几何模型,推导了机载滑动聚束SAR平台运动参数与多普勒参数之间的关系,给出从多普勒估计参数中估计运动参数和补偿运动误差的方法。采用该成像处理方法,某型星载SAR机载试飞试验成功实现了滑动聚束模式高分辨率成像,验证了方法的有效性。

基于Capon谱估计的星载SAR自适应DBF研究

在地形起伏较大的山地区域,星载SAR利用传统俯仰向数字波束形成(DBF)方法接收场景回波时,都会出现波束指向偏差的问题,这一偏差使得回波接收增益与信噪比降低。针对这一问题,该文提出一种基于Capon空间谱估计的星载SAR自适应DBF方法。该方法首先通过有限的回波数据来准确地估计出各距离门内信源的波达角(AOA),而后利用这些信息来更新接收波束的加权矢量,从而能够在任何时刻都使接收波束准确地指向信源位置,以此来改善回波增益与信噪比。仿真实验结果表明,该方法较传统的俯仰向波束扫描(SCORE)法有较大的性能改善,同时它还对系统及信源参数的变化有很强的鲁棒性。

全极化散射计极化失真误差校正方法

全极化散射计是一种新型微波散射计,可以同时测量目标的同极化和交叉极化散射系数.一方面能够解决传统散射计在海面风场反演中的风向模糊问题,提高海面风场测量精度,另一方面交叉极化散射系数可以有效提高海面风速测量范围,解决台风灾害监测和预报问题.利用全极化散射计数据进行高精度海面风场反演,首先需要解决全极化散射计系统极化失真误差导致无法准确测量目标不同极化散射系数的问题.本文基于全极化散射计信号模型推导了极化失真误差影响下极化散射系数模型,并对极化失真误差影响进行了定量分析.在极化散射系数模型基础上,通过引入海面散射特性假设和极化定标技术推导了极化散射系数校正模型.基于RADARSAT-2获取的不同区域海面全极化散射系数数据仿真误差影响下极化散射系数并利用该模型进行校正,结果表明该方法可以有效校正极化失真误差,显著提高极化散射系数测量精度.

面向应急减灾的中轨多频多极化SAR载荷设计

针对我国现有天基观测手段时效性低、观测精度低、信息获取手段单一、难以满足日益增长的应急减灾应用需求问题,提出一种位于中轨多频多极化合成孔径雷达(SAR)载荷设计.该载荷位于中轨,通过L,S,C,X共4个频段及全极化设计,能兼顾低轨SAR和高轨SAR的优点,具备高时空分辨率、大幅宽、多元信息获取特点,能很好地满足灾害监测预警及应急响应观测的需求.

基于反射面天线的高分辨率星载SAR技术研究

星载合成孔径雷达(SAR)作为一种微波遥感载荷,具有全天时、全天候的特点。随着对复杂目标的细节描述需求不断提高,高分辨率星载SAR技术得到长足发展。文章介绍了基于反射面天线实现高分辨率星载SAR的系统技术,对系统功能及组成进行了描述。为解决距离、方位2维高分辨率成像及宽测绘带等系统关键难点,提出步进调频信号带宽合成、高稳定连续方位向扫描、变脉冲重复间隔(PRI)、距离向同时多波束等方案,并通过机载校飞试验验证了基于反射面天线的高分辨率SAR系统所采用的多子带宽带信号拼接、2维高分辨率成像、连续方位向扫描等技术的可行性。最后,从多方位角观测、2维多波束观测、大斜视角观测成像3个方面对基于反射面天线体制的高分辨率SAR系统前景进行展望。

大气阻力下高速子弹目标雷达检测与跟踪

大气阻力环境下的高速子弹目标作为一种特殊目标类型,研究其雷达检测与跟踪技术具有特殊意义。文中从降低系统运算量及工程化实现难度考虑,基于传统检测后跟踪技术体制,在建模分析子弹运动模型的基础上,针对匀速和匀加速两类模型研究了子弹目标的有效检测与跟踪方法,并通过仿真实验和实测数据分析给出了对雷达检测和跟踪算法设计有意义的结论。

连续波雷达载波泄露的一种对消方法及系统设计

文章首先介绍了连续波雷达的原理及关键技术;其次,介绍了连续波雷达射频自适应对消系统设计以及组成。然后论述了连续波雷达视频动态对消技术的原理,该系统已成功应用于某型号的导航着陆,实践证明了该系统设计合理、性能可靠。

基于FPGA的SAR原始数据实时压缩系统设计与实现

文章讨论一种基于FPGA,并采用分块自适应量化(BAQ)算法的SAR原始数据实时压缩处理系统的设计方法,该设计可大大提高实时压缩处理系统的性能,降低数据率,突破卫星下传数据率的限制。BAQ模块内部采用4路并行处理的逻辑结构来计算数据块的统计特性;优化设计量化电平实时计算乘法器资源、量化比较逻辑结构;当I/Q两路采用多模块分时复用模型时,可使整个系统压缩处理能力成倍增加。通过测试表明,BAQ模块的最高运行速度可达到149 MHz,单个模块处理能力已达到1 Gbps以上,其中压缩比8/3时信号失真噪声比(SDNR)大于14 dB。

滑动聚束SAR空变天线方向图校正方法

滑动聚束SAR是一种新型高分辨率星载SAR工作模式,通过天线波束扫描导致增加方位向相干积累时间,从而可以大幅提升SAR分辨率。滑动聚束SAR波束扫描将引起天线方向图加权二维空变,进而导致采用传统SAR天线方向图测量和校正方法会引入误差,影响SAR辐射定标精度及目标后向散射系数测量精度。针对此问题,提出了一种滑动聚束SAR天线方向图特性分析及校正方法。首先基于滑动聚束SAR仿真数据对滑动聚束模式下SAR天线方向图二维空变特性进行了分析;然后建立距离向和方位向二维多项式模型来拟合天线方向图二维空变误差;最后,基于天线方向图空变误差模型对观测场景SAR图像进行天线方向图校正,仿真实验结果表明,该方法可以有效降低天线方向图二维空变误差的影响,大大提高滑动聚束SAR辐射定标精度和目标后向散射系数测量精度。

场景高程对任意构型双基SAR成像的影响

笔者首先分析了任意构型双基SAR的成像投影平面,基于级数反演法,推导了其回波信号准确的多普勒域表达式,给出了不同场景高程下斜距误差与多普勒频率的关系,并进行了三维目标的仿真分析及点目标成像。仿真结果表明,高程的变化与斜距误差的变化在同一个量级上,能够良好聚焦的点目标的高程受到双基SAR基线长度的制约,在同一基线条件下,随着地面点目标高程的增加,成像结果逐渐发生散焦。

快响SAR卫星零多普勒波束中心姿态机动策略研究

传统偏航牵引方法采用惯性系下卫星轨道6要素推导得出姿态机动参数,在此方法中仅控制卫星主轴方向多普勒频率为0Hz,无法补偿SAR天线安装偏差和波束在天线内的方位距离向离轴角引起的斜距偏差和多普勒频率偏移,不能满足SAR系统时序设计需求和快响SAR卫星在轨实时处理器性能要求。因此,提出了地心固定坐标系中SAR天线波束指向零多普勒面内目标方向的姿态机动策略,使快响SAR卫星在轨实际波束中心多普勒频率为0Hz。该策略首先计算了基于场景目标的SAR总体设计的精确时序参数和观测参数,然后在地心固定坐标系中建立了波束中心多普勒频率为0Hz的SAR天线波束三轴指向模型,推导得出卫星三轴指向和姿态机动参数,并通过Matlab对该策略进行了仿真验证。结果表明,该策略可将多普勒频率由地球自转引起的29kHz、天线与卫星安装偏差引起的360Hz和波束方位向离轴角引起的3 950Hz补偿至0Hz,同时将由天线与卫星安装偏差和波束距离向离轴角综合引起的波束中心偏离目标的斜距偏差6.28km补偿至米的量级。