一种新的GEOSAR快速零多普勒中心二维姿态导引方法

该文针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)提出一种新的2维俯仰–滚动姿态导引方法,可有效解决传统2维偏航导引方法用于GEOSAR时大偏航角的问题,更适用于具有大功率、大天线和大转动惯量的GEOSAR卫星。该方法应用于GEOSAR卫星时,不需调整偏航角,仅通过调整不超过±8°的俯仰角和滚动角,即可实现正侧视。相较于传统导引方法,该方法将卫星机动角度和时间减小至1/10左右,可大幅降低GEOSAR工程实施难度。该方法应用于不同轨道高度的SAR卫星时,均可实现残留多普勒中心值为0,具有普适性。此外,针对不同轨道高度SAR卫星,该文提出了姿态导引方法选择的参考依据。

GEOSAR舰船目标三维转动对检测信噪比影响分析

回波信号信噪比(SNR)是决定地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)舰船目标检测性能的关键指标。该文针对GEOSAR卫星与舰船目标超远作用距离导致的单脉冲回波低信噪比问题,具体分析了方位脉冲相干积累对舰船目标检测信噪比的提升,以及信噪比提升受舰船目标3维转动的影响,并通过实测数据处理和仿真实验得出了相关结论。

考虑电离层对GEOSAR影响的改进CS成像算法

地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)轨道位置高且合成孔径时间较长,电离层的空时变化特性严重影响该雷达的聚焦性能。为解决电离层对GEOSAR成像聚焦性能的影响,提出一种改进的chirp scaling (CS)成像算法。结合GEOSAR的轨道运动特点,给出因电离层空时变化引起的回波信号模型,提出了改进CS成像算法用以解决电离层对成像聚焦性能的影响。仿真结果表明:该成像方法能较好地处理电离层影响,可获得理想的聚焦成像结果。该方法为GEOSAR实现高精度成像提供了技术支撑。

基于峰值旁瓣比估计电离层TEC的方法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar,GEOSAR)电离层扰动相位定标试验研究,提出了一种基于脉冲压缩指标峰值旁瓣比来估计电离层积分电子总含量(total electron content,TEC)的方法。首先,分析了电离层对GEOSAR相位定标信号相位误差的影响特点;然后,计算了脉冲压缩指标峰值旁瓣比(peak sidelobe ratio,PSLR)后迭代法估计电离层引起的二次相位误差,进而反演电离层的TEC;最后,通过仿真分析该方法的可行性和适用性。该方法适用于GEOSAR相位定标试验中估计电离层TEC,在低波段(如P波段)信号中效果最优。

地球同步轨道SAR定轨精度要求分析

针对地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar,GEOSAR)的技术特点和应用需求,进行定轨精度要求分析。首先建立GEOSAR定轨误差模型,定性分析定轨误差对斜距及多普勒频率的影响。然后针对全误差公式难以解析求解的问题,提出了一种基于蒙特卡罗法分析定轨精度的方法,并给出GEOSAR典型应用模式下的定轨精度分析流程。最后针对中等倾角GEOSAR给出定量的定轨精度要求。仿真表明,GEOSAR成像聚焦所需的径向位置精度为米级,切向速度精度为10-3 m/s量级,目标定位所需的切向位置精度为10m量级,径向速度精度为10-3 m/s量级,差分干涉所需的径向位置精度为毫米量级,并且下视角越小,约束越高。

扁率摄动对地球同步轨道SAR成像聚焦的影响分析

针对地球同步轨道星载合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar,GEOSAR)长合成孔径成像受地球扁率摄动影响的问题,推导了卫星不同轨道根数受摄动所导致的雷达回波多普勒调频率和2次相位公式,通过分析扁率摄动对成像的影响,得到结论:地球扁率摄动使雷达回波产生附加的2次相位调制,相位调制的主导成分是卫星轨道长半轴受摄分量,相位调制幅度与成像所采用的轨道弧段有关,2次相位调制总量经过分钟量级的长合成孔径累积几乎在卫星运动全周期超过45°的容限。雷达成像聚焦不能简单忽略扁率摄动的影响,必须采取相应的补偿措施,否则会造成图像散焦。

地球同步轨道SAR“凝视”成像波束指向控制分析

针对地球同步轨道星载合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar,GEOSAR)"凝视"成像,分析其天线波束指向控制需求,定义天线波束二维指向角,提出天线波束二维步进式指向控制及同步与非同步控制方法,是一种有效地实现GEOSAR天线波束控制的方法。应用成对回波理论分析天线波束二维指向控制对回波信号的影响,波束指向被控造成回波方位向信号的幅度调制,引起成对回波,定量分析波束指向控制步长与成对回波幅度和位置之间的关系,提出成对回波性能指标,为GEOSAR"凝视"天线波束指向控制步长的合理设计提供了依据。最后通过计算机仿真验证了理论分析的正确性。