多极化星载合成孔径雷达系统新工作方式及模糊分析

模糊是影响合成孔径雷达 (SAR)图像质量的主要因素之一,多极化星载SAR的系统设计要求尽可能地抑制模糊,提高图像质量。现有的多极化SAR系统极化时分工作方式虽然简单易行,但在高轨道星载条件下系统的距离模糊问题变得十分严重。为了有效地解决这一问题,该文提出极化频分和极化码分两种新的工作方式,并对它们进行了比较。计算表明这两种新的工作方式确实可以提高系统对模糊的抑制程度。

三维分布式星载SAR多星联合成像方法

分布式小卫星SAR天线面小,存在严重的多普勒模糊,联合处理多颗卫星的回波可以有效消除模糊,实现高分辨宽测绘带成像。以一发双收的分布式构型为例,建立其回波信号模型并分析了两路回波信号之间的关系,在补偿由切航向基线引起的包络差和部分相位差后,得到两路回波信号频谱之间关系的解析表达式。根据回波谱之间的关系,设计加权函数,消除了回波的方位模糊,最后采用传统成像算法完成成像。

一种分布式星载单脉冲雷达GMTI方法

提出了一种基于分布式星载单脉冲雷达的地面动目标检测方法,该方法充分利用星载分布式雷达主瓣和栅瓣回波的空时二维分布特点,能够在一次扫描(一个相干处理间隔)中有效地检测和分辨不同栅瓣杂波中的地面低速动目标,因此该方法不仅具有比一般分布式星载雷达处理更大的区域覆盖率和广域监视能力,具有较高的GMTI性能,且处理简单,运算量低,适合于星上实时处理.

分布式星载SAR回波仿真的并行化计算研究

对分布式星载SAR系统地面回波仿真程序并行化算法进行了研究。重点介绍了分布式小卫星SAR系统多星协同工作的仿真策略、各并行节点任务的分配策略和并行节点间大量数据传输的策略。实验证明此并行化算法具有较高的加速性能,具有实际的应用前景。

基于中国剩余定理解分布式星载SAR-ATI测速模糊

分布式星载SAR系统利用沿航迹干涉对地面运动目标测速时,由于较长基线导致严重的测速模糊。该文在研究鲁棒性中国剩余定理的基础上,利用剩余定理在满足某些约束条件下得到唯一解的原理,分析了多基线和多频率分布式星载SAR-ATI系统解速度模糊的方法,同时推导了多基线和多频率的约束条件,以及最大测速值。仿真结果表明该文算法能有效地解分布式星载SAR-ATI系统动目标速度模糊,为分布式星载SAR系统设计与基线设计提供了一定的指导作用和参考价值。

基于双调频斜率的分布式星载雷达波形设计

在分布式星载雷达系统中,为了获得分集增益和高分辨性能,要求各雷达发射的波形具有较强的正交性和较低的多普勒敏感性.通过对双调频斜率(Double Frequency Slope,DFS)信号的自相关性、距离分辨率、互相关性以及多普勒容忍性等性能的研究,推导出该波形各参数之间的关系.在此基础上,结合分布式星载雷达系统的要求提出了基于DFS信号的波形参数设计方法,并设计出具有正交性和低多普勒敏感性的DFS信号波形.研究结果表明:在信号时宽不变的情况下,增大各子信号间的调频斜率差可以提高多个DFS波形间的正交性;而要使DFS波形具有较低的多普勒敏感性,则可以通过增大信号带宽或减小调频斜率差来达到.仿真结果表明:利用波形参数间的相互关系设计出的DFS信号波形,能够较好地满足分布式星载雷达系统的要求.

分布式星载SAR波束同步误差对合成双程天线方向图的影响分析

天线方向图不确定性是影响SAR图像辐射特性的主要误差源之一,在SAR辐射定标处理中必须对其进行校正。由于分布式星载SAR系统的收发分置,其双程天线方向图是主星发射天线和辅星接收天线方向图的合成。因此,分布式星载SAR波束同步误差不可避免地会影响合成天线方向图。以分布式星载SAR波束同步原理出发,分析了其影响机理,并定量分析了辅星波束扫描和主辅星波束指向误差对合成天线方向图的影响程度。通过分析表明前者对合成天线方向图的影响较小,而后者的影响较大;并由此指出分布式SAR辐射定标需要对波束指向进行定标来提高合成天线方向图精度。

基于先验信息的分布式星载单基线SAR/ATI方法

在综述了分布式星载SAR/ATI技术的基础上,阐述了单基线SAR/ATI技术的原理和杂波、噪声对检测、测速性能的影响,给出了一种基于先验信息的单基线SAR/ATI检测和测速方法,最后基于多功能的天基雷达仿真系统进行了仿真实验和性能分析。

分布式星载SAR-GMTI时频同步误差去相关分析

分析了时间、频率同步误差对分布式星载SAR系统相关性和干涉相位的作用,得到一个较全面的复相关系数表达式,讨论了同步误差对GMTI处理过程及性能指标的影响。指出目前的同步技术水平下,时频同步误差对干涉处理相关系数幅值的影响不明显,只影响干涉相位。线性干涉相位误差给GMTI独立同分布的样本选取造成一定困难,但可以通过去平地相位处理补偿。补偿后,时频同步误差对GMTI性能的影响可忽略。仿真验证了结论的正确性。

地球自转对分布式星载SAR-GMTI的影响

地球自转对分布式星载SAR-GMTI的影响主要体现在两个方面:(1)受测绘带地形起伏和杂波抑制手段的制约,星间基线应平行于地面波束足迹方向,编队卫星轨道参数必须保持一定的关系;(2)地杂波多普勒与距离有关,必须采取适当措施以克服杂波凹口形变及展宽。在综合上述两个影响的基础上,设计了由3颗小卫星编队构成的分布式星载SAR-GMTI系统,并以信杂噪比损失为指标,衡量该系统在X和L两个波段下能够达到的理论性能上限。

分布式星载SAR-GMTI系统仿真

仿真是进行分布式星载SAR地面动目标检测(GMTI)研究的重要方式。对分布式星载SAR-GMTI的系统仿真进行了全面讨论,内容包括地杂波建模、动目标建模、回波仿真方法、信号处理流程和方法,搭建了一个完整的仿真系统,用实验结果验证了该系统的可靠性。

模糊对分布式星载雷达地杂波的影响

分布式星载雷达因其有较长的基线,可以实现对地面低速动目标的检测,然而分布式星载雷达通常存在距离和多普勒模糊,以及由栅瓣引入的角度模糊。文章研究了模糊对分布式星载雷达地杂波的影响。理论分析和仿真结果表明:距离模糊会引起杂波谱的展宽,多普勒模糊会增加杂波自由度,使杂波谱分散开,角度模糊会产生与阵列方向图相应的栅瓣杂波。

基于马尔可夫模型的分布式卫星SAR-ATI空域自适应滤波方法

与单颗卫星合成孔径雷达(SAR)系统相比,编队飞行的分布式卫星雷达系统的优势在于,孔径的尺寸和几何不受限制,自主编队控制可形成多个灵活、有效的基线,在单个编队下可多任务交替进行,能够更好地完成高精度三维地形测绘、地面和空中运动目标检测、大测绘带高分辨率成像等任务。其中,在合成孔径雷达-沿航迹干涉(SAR-ATI)工作模式下,由于编队构型、任务需求等诸多因素的影响,ATI得到的相位中不仅包含了运动目标相位,还包含了切航迹基线引起的随地形起伏变化的相位和多种去相干因素引起的随机变化的噪声,造成了大量的虚警。文中提出了一种新的分布式卫星SAR-ATI空域自适应滤波方法,较好地去除了切轨迹干涉相位和随机噪声,提升了混合基线下SAR-ATI的检测性能。文中基于分布式星载SAR仿真系统进行了算法验证和性能评价,实验结果证明了该方法的良好性能。

分布式星载SAR系统时间同步和波束同步误差分析

三大同步是分布式星载SAR系统需要解决的关键问题之一。该文系统分析了时间同步和波束同步误差对分布式星载SAR系统的影响,时间同步部分首先推导了时间同步误差对成像的影响,其次基于时间同步误差模型和脉冲对传相位同步模型,分析时间同步和相位同步导致的相位误差之间的关系,波束同步部分基于星载双基SAR系统的不同姿态导引方式,分析波束指向误差和卫星姿态误差对合成天线方向图的影响,以及对多普勒去相干的影响,最后分析波束同步误差对距离向重叠幅宽的影响。仿真结果验证了本文理论分析的正确性,分析结果可以为分布式星载SAR的系统设计提供重要指导。

基于数据流和控制流的分布式星载计算机

空间太阳望远镜是中国科学院国家天文台正在研制的我国第1颗太阳同步轨道天文卫星。以空间太阳望远镜高速科学数据处理系统为例,介绍了星载计算机系统分布式构型和基于数据流、控制流分开的设计思想和技术实现,分析了星载计算机系统的网络拓扑、通信并行度、响应时间和容错技术的应用。最后给出了该系统原理样机的调试结果和进一步工作的探讨。

分布式小卫星SAR系统GMTI模式构形优化

对分布式小卫星SAR系统地面动目标检测GMTI模式的研究目前正处于广泛探索阶段。如何评价一个分布式卫星系统的GMTI能力，编队构形对GMTI到底有怎样的影响，怎样设计编队使系统GMTI能力最强等问题是文章讨论的内容。从盲速比例的角度出发，提出对系统的GMTI功能进行衡量的定量指标，分析编队构形方式对该指标的具体影响，寻找GMTI模式下可能的编队优化方法。

一种无控制点支持的分布式SAR系统干涉测高方法

分布式星载合成孔径雷达干涉测高系统提供了多个通道的观测数据,给定位和测高带来冗余信息,基于此提出了一种无需控制点支持的干涉测高方法。介绍了该方法的原理,推导了定位与测高方程组,采用一阶近似进行了误差敏感度分析,并通过Monte—Carlo仿真加以验证。仿真结果表明:(1)可以直接采用误差理论分析结果为系统分析和设计提供支撑;(2)测高精度对系统干涉相位差的误差十分敏感。

高分辨率星载聚束式SAR的Deramp Chirp Scaling成像算法

基于两步处理算法和ChirpScaling算法 ,提出一种适用于高分辨星载聚束式合成孔径雷达 (SAR)的Der ampChirpScaling(DCS)算法 .该算法结合了谱分析 (SPECAN)算法和ChirpScaling算法的优点 ,算法先采用具有固定多普勒调频率的deramp处理实现方位的粗聚焦 ,消除了星载聚束式SAR特有的方位频谱混迭现象 ,然后应用ChirpScal ing原理实现距离的精确聚焦 ,并补偿deramp处理引起的方位相位误差 ,实现方位精聚焦 .基于斜视等效距离模型 ,该模型更好地拟合了星载聚束式SAR的空间几何关系 ,推导了DCS算法 ,给出了实现步骤 ,整个算法无需任何插值操作 ,只需复乘和FFT即可完成 .该算法适用于宽测绘带高分辨率星载聚束式SAR的精确成像处理 .最后 ,通过计算机仿真 。

主星带辅星编队单基线InSAR定位、测高两种方法

该文对主星带辅星编队分布式SAR(SyntheticApertureRadar)的空间几何关系和工作原理进行分析,指出主星带辅星编队SAR用于干涉测高和定位具有星载双站、较大斜视,空间基线等特点和难点,不能基于经典干涉SAR几何下的测高方法进行分析.提出基于多普勒中心频率和基于距离模型的两种定位和测高方法,仿真验证了两种定位和测高方法的正确性.指出由于多普勒中心频率方程只利用了合成孔径中心时刻附近的距离信息,而距离模型方程可以利用合成孔径时间内的所有距离信息,因此从定性角度来说,基于距离模型的定位测高方法优于基于多普勒中心频率的定位测高方法,仿真结果也说明了这一点.

基于定位方程的多基线InSAR测高精度分析

分布式星载合成孔径雷达干涉测高系统提供了多个通道的观测数据,为地面目标的高程重建提供了冗余信息,文中提出通过对多基线定位方程进行泰勒展开的一阶近似方法,分析了该冗余信息对测高精度的影响。从提高测高精度、优化系统设计的角度出发,通过调整系统基线的指向来改变各参数的误差传播系数,得到最优的测高精度。采用Monte-Carlo和信号仿真两种方法验证了误差传播系数的理论推导,同时将优化后的多基线系统的高程误差传播系数与单基线系统作了对比。结果表明,上述测高精度分析方法是可行的;通过合理的多基线设计,可以降低单基线系统各参数的高程误差敏感度。