一种基于距离补偿的分布式小卫星双基SAR成像方法

在一定条件下,分布式小卫星双基SAR可近似认为是一种信号发射器与接收器平行运动的双基SAR系统。针对其结构特点,该文提出一种基于距离补偿的成像方法。通过该方法可把双基SAR的相位信息以单基SAR 的形式表示,这样就可利用单基SAR的成像算法对双基SAR进行研究。本文结合波数域算法对这一方法进行了阐述,并给出了仿真结果。仿真结果表明,该方法可有效应用于分布式小卫星双基SAR的成像中。

分布式小卫星SAR回波仿真的并行化研究

分布式小卫星SAR系统回波仿真的计算量和存储量巨大,本文分析了回波仿真及其快速算法,提出了基于仿真时间分解和基于场景分解的两种并行任务分解方法;性能分析表明,前者能够显著提高算法的加速效率,后者在处理大尺寸场景时能有效克服内存不足的问题。最后,一组小型集群系统环境下的仿真实验数据证实了两种方法的可行性和有效性。

多通道SAR误差估计与补偿方法及其实测数据验证

多通道SAR系统能够突破最小天线面积条件的约束,同时获得宽测绘带、高分辨率的SAR图像。相对于单通道SAR系统,多通道系统中存在更多的误差源,这将大大降低SAR图像的质量。利用一组三通道SAR实测数据作为实验对象,根据各种误差源对SAR成像处理的影响,对系统中可能存在的各种误差源进行了分类并给出相应补偿方法。实测数据的处理结果验证了以上方法的有效性。

一种稳健的利用分布式小卫星获取宽域、高分辨SAR图像的方法

传统星载合成孔径雷达(SAR)受最小天线面积条件的限制,其横向分辨率与测绘带宽度相矛盾,采用编队飞行的分布式小卫星SAR体制,可解决这一矛盾,即能够同时获得大测绘带、高分辨率的地面场景的SAR图像。主要研究如何在误差环境下抑制由小天线引入的多普勒模糊的信号处理方法。该方法利用子空间投影技术对导向矢量进行精确估计,在小卫星存在基线及其他误差时仍然能够稳健地恢复高分辨的二维SAR图像。

主星带小卫星分布式SAR干涉的相对测高精度分析

相对测高精度是干涉SAR测高性能的重要指标之一。该文根据主星带小卫星分布式SAR系统的实际空间几何条件下建立了干涉测高原理;基于相对测高几何,推导了相对测高精度与干涉相位误差的关系式;理论分析了基线去相关、图像配准误差去相关、热噪声去相关等,并推导了图像相关系数;最后,仿真分析了图像去相关因素对于主星带小卫星分布式SAR干涉的相对测高精度影响。结果发现:对于平坦地形来说,热噪声与配准误差是影响相对测高精度的主要因素,而基线去相关影响相对较小。

分布式卫星SAR沿航迹干涉编队构型优化

沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精度的模型,该模型可用来对满足绕飞轨道的分布式卫星群的构型进行优化设计。采用随机搜索算法进行了仿真试验,试验结果验证了本文方法的有效性。

基于高程测量误差的分布式卫星SAR编队构形设计

卫星编队构形是影响分布式卫星SAR系统性能的重要因素之一。该文主要研究满足绕飞轨道条件下的分布式卫星SAR编队构形设计问题,提出了基于高程测量误差最小的分布式卫星SAR编队构形设计方法。文中给出了分布式卫星SAR多组高程测量数据融合后的像素单元高程测量误差表示,并提出了给定观测区域的高程测量误差表达式。在此基础上,以观测区域的高程测量误差为优化目标,采用遗传算法对分布式卫星初始编队构形进行优化设计。仿真试验验证表明,通过该方法得到的初始卫星编队构形能够较好的降低给定观测区域内的分布式卫星SAR高程测量误差。

分布式小卫星SAR顺轨基线解耦合分析

地面动目标检测是分布式小卫星SAR研究的热点之一,但是分布式小卫星的空间构形导致混合基线的存在,使得地形变化和地面目标运动引起的相位难以区分以致从地面杂波中发现动目标非常困难。该文利用矢量法分析了基线耦合产生的原因,研究了一种能够实现顺轨基线解耦合的轨道构形,计算和仿真表明该文的方法能够有效地把影响动目标检测的垂直航迹基线引起的相位去除。

分布式小卫星多中心频率SAR实现宽域二维高分辨率成像

分布式小卫星SAR能够打破传统单星SAR测绘带宽和方位分辨率的矛盾。该文分析了一种沿航向排列分布式小卫星宽测绘带二维高分辨率成像技术,每颗卫星同时发射接收不同频率的线性调频信号,先分别在每个子带解方位多普勒模糊,并将方位多普勒中心频率调整至零频,然后在距离向进行子带拼接得到大带宽的线性调频信号从而得到高的距离向分辨率。此外,这种多发多收的工作方式还增加了系统平均发射功率,提高了信噪比。

分布式星载SAR原始数据的模拟

在分析单星载SAR完整信号模型的基础上,建立了一种基于地球椭球模型和卫星椭圆轨道模型的单发多收分布式星载SAR回波数据的仿真模型。根据卫星在各自椭圆轨道的运行情况和地球自转的影响,对分布式星载SAR的回波信号作了较为精确的模拟,并给出了详细的模拟步骤。最后以点目标的成像结果证实了该模拟方法的可行性和模拟结果的可靠性。

分布式小卫星SAR测速解模糊分析

分布式小卫星SAR由于其基线长达数百米以上,采用沿航迹干涉测速时,速度模糊非常严重.本文分析了沿直线排列的小卫星编队利用多基线和多工作频率来消除测速模糊的方法;讨论了速度方向模糊问题;简要地分析了空间立体编队的分布式小卫星SAR消除速度模糊的方法.

一种主星带小卫星分布式SAR系统的多基线干涉测高方法

针对主星带小卫星分布式SAR系统进行多基线干涉测高的优越性,本文提出了一种多基线干涉测高方法。先从干涉测高原理入手,分析特征量ψ对于绝对测高精度的影响;利用第三颗小卫星接收的回波得到另一个干涉相位,消除掉原来的特征量ψ,建立了多基线干涉测高原理,并推导了所有特征量对于绝对测高精度的误差传递;最后,仿真结果证明本方法是有效的。

分布式小卫星SAR距离高分辨率成像研究

本文从复图像域出发研究多颗卫星SAR(合成孔径雷达)图像之间的频谱关系,利用InSAR技术实现频谱合成提高距离向分辨率。当分布式小卫星的星间基线超过极限时会产生频谱空缺的情况降低成像质量,因此本文引入谱估计的方法,提出了适用于谱估计方法的分布式小卫星SAR图像频域信号模型,分析并比较了GAPES与最大熵谱估计方法对消除频谱空缺问题的性能。

分布式小卫星SAR宽域和高方位分辨率处理方法

用多个分布式小卫星构成星座,可以完成多项雷达探测任务,如地面动目标检测(GMTI)、地面高程测量等,其探测性能可比单个卫星明显提高。分布式小卫星也可用来提高SAR的横向分辨率,主要是解决高横向分辨率与宽测绘带的矛盾。小卫星用横向孔径小的天线(为提高横向分辨率)和较低的重复频率(为加宽测绘带),其回波信号会产生多普勒模糊,但多个小卫星的空间自由度可用来解模糊,从而可以实现宽域(宽观测条带)和高方位分辨率SAR成像。本文对分布式卫星解多普勒模糊的方法进行了讨论,并提出了对卫星星座构形的要求。如果星座构形已定.则应微调脉冲重复频率以满足解多普勒模糊的要求。

主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析

针对主星带伴随分布式小卫星系统效能分析中几个关键问题进行了研究。首先,根据分布式小卫星SAR 系统的任务需求,给出了系统效能评估指标体系;结合分布式小卫星轨道运行特点,建立了系统能力模型;根据系统的工作状态,建立了系统可靠性Markov模型;基于能力模型与可靠性模型,建立了主星带伴随分布式小卫星SAR 系统效能评估模型。仿真结果证明,以上模型的建立为主星带伴随分布式小卫星SAR系统效能分析以及系统参数设计提供理论依据。

同时提高测速和测高精度的小卫星SAR编队构形

针对主星伴随小卫星SAR的干涉几何关系,在分别给出其测高和测速原理的基础上提出了多基线干涉提高测高精度的方法和利用对称性解耦合提高测速精度的方法。利用仿真结果对两种方法的有效性进行了验证。最后将两种方法综合运用到分布式小卫星的空间编队构形中,给出了一种空间编队构形,对编队构形优化设计具有重要意义。

分布式小卫星合成孔径雷达三维地形成像的最优垂直轨迹基线

分布式小卫星合成孔径雷达(DSS-SAR)中垂直轨迹基线和沿轨迹基线同时存在、相互耦合,且具备多个基线,因此与单星SAR干涉相比,DSS-SAR三维地形成像最优垂直轨迹基线的确定更为复杂。该文提出了一种确定DSS-SAR三维地形成像最优垂直轨迹基线的新方法。该方法根据DSS-SAR干涉复图像对的相位差的统计特性, 推导了DSS-SAR多基线干涉的干涉相位的克拉美-罗界,并由此求得测高误差与垂直轨迹基线之间的关系式,令测高误差对垂直轨迹基线的导数为零,得出DSS-SAR三维地形成像的最优垂直轨迹基线。最后根据最优垂直轨迹基线的计算式,详细分析并推导了由3颗小卫星构成的不同空间编队构形DSS-SAR的最优垂直轨迹基线,结果表明, 当基线数为1时,论文推导的DSS-SAR多基线干涉最优垂直轨迹基线与已有单星SAR干涉最优基线设计结果一致。此分析结果验证了论文方法的正确性。

分布式小卫星合成孔径雷达多基线干涉技术

研究分布式小卫星合成孔径雷达中的多基线干涉技术问题。现有的多基线干涉技术提高三维地形成像性 能的办法主要有两种——利用多幅单视复图像提高干涉图像质量和利用迭代法提高地形高度估计精度。讨论这两种技 术在分布式小卫星合成孔径雷达中的应用。指出分布式小卫星合成孔径雷达中多基线干涉之所以提高干涉图像质量主 要在于:①干涉相位具有更高的估计精度;②干涉相位具有更大的模糊基;③干涉图具有更大的极限平均视数。给出分 布式小卫星合成孔径雷达多基线干涉迭代法提高地形高度估计精度的数据处理流程。

小卫星分布式雷达

小卫星分布式雷达是一种新概念雷达系统 ,具有重要的应用前景。本文讨论了小卫星分布式雷达的基本概念 ,探讨了其在未来航天装备中的作用和地位 ,阐明了小卫星分布式雷达技术的科技内涵 。