基于高斯伪谱法的系绳式InSAR系统展开滑模控制

针对系绳式InSAR系统的快速展开问题,设计一种系绳张力自适应滑模控制器以跟踪系统展开最优路径。首先使用系统三维动力学模型,然后面向任务确定系统性能指标和约束,基于高斯伪谱法规划出系统展开的最优路径,并且提出一种系绳张力自适应滑模控制器在系统存在模型误差和外界扰动情况下跟踪系统最优展开速度,并通过Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性。仿真结果表明:在该控制器作用下系统能够克服模型误差和外界扰动跟踪系统最优展开速度,且在最大估计初始偏差情况下展开到目标位置附近,稳态误差约为1°。

分布式InSAR系统技术综述

概述分布式卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)系统的定义、组成、工作体制、应用领域及特点。综述了4个典型的分布式卫星InSAR系统发展现状,分析了总体技术、编队控制、三同步和基线测量四项系统关键技术。讨论了分布式卫星InSAR系统的高分辨率与宽观测带、实时与准实时和多功能发展方向。针对可实现高分辨率与宽观测带的多通道技术,分析了相位中心个数与重频的关系,并以一发三收模式为例,设计分辨率1 m、观测带宽度30 km波位参数,并分析总结其技术难点。针对有望实现实时与准实时监视的中、高轨InSAR系统,分析了处理器带宽、合成孔径时间、天线尺寸、峰值功率和基线等参数与轨道高度的相互关系。以轨道高度30 000 km为例,设计分辨率5 m、覆盖范围600 km波位参数,分析并总结了系统的关键技术。

基于连接点的机载双天线InSAR系统相位偏置估计算法

针对在茂密森林或沙漠地区部署地面控制点(GCP)对其进行测量非常困难的问题,提出了一种基于连接点的机载双天线InSAR系统相位偏置估计新算法。基于InSAR原理建立地面高程反演的几何表达式,并根据重叠区域里的连接点高程在两次干涉测高过程中不变的特性建立相位偏置间的线性关系,在用最小二乘法求解相位偏置时,通过对不同的连接点进行加权,使估计出的相位偏置更加准确。对X波段机载双天线InSAR系统获得的实际数据进行处理,结果表明:与传统的算法相比,该算法无需GCP,具有更低的成本和更高的效率,且产生的数字高程模型(DEM)具有相似的精度。

面向DEMs测量的InSAR系统伴星编队设计优化

为获得高精度的全球数字高程模型(DEMs)的测量,须对主星带伴星编队的干涉合成孔径雷达(InSAR)系统进行设计和优化.首先利用"有效覆盖"的概念,得出了满足全球一重瞬时寻访有效覆盖的伴星编队轨道与构形的约束条件;提出一种新的满足覆盖要求的编队构形调整与控制方法;归纳出满足InSAR系统设计和优化的数学模型,进一步把"对称"的概念引入设计和优化模型,简化了模型求解;最后,给出系统设计和优化的逻辑结构图,并针对三星对称构形的伴星编队进行了设计和优化,结果表明具有可行性.

面向GMTI任务的系绳式InSAR系统展开研究

研究了短绳系式合成孔径雷达干涉技术(InSAR)系统面向地面动目标检测(GMTI)任务时的展开问题。使用系统的三维动力学模型,首先分析系统在平衡位置附近的稳定性,确定系统执行GMTI任务时面临的问题。结合GMTI任务需求确定系统短系绳情况时的展开方式,使用粒子群算法对系统初始分离速度和方向进行优选,使系统在展开结束时恰好摆动到水平方向。在展开完成后对系统施加阻尼控制和喷气控制,使系统长期处于水平方向附近,以获取期望顺轨基线,最后通过数值仿真验证。结果表明:考虑展开机构静摩擦力时,在优选的初始状态下无控展开,系统能够到达目标位置,且在稳定控制下能够长期保持顺轨基线大于99.6m。

分布式InSAR卫星系统编队指标体系研究

天绘二号是我国首个近距离双星编队分布式InSAR卫星系统,它的出现使我国具备了全球数字表面模型和雷达正射影像获取能力。针对全球高程数据(1∶50 000)快速获取的需求,本文以天绘二号为背景,基于一体化设计理念,提出一种分布式InSAR卫星系统编队设计、控制和规划技术指标体系论证方法。本文方法在充分考虑分布式InSAR卫星编队技术指标对系统应用性能耦合影响的基础上,建立了满足图像旁向重叠度、干涉成像基线和对地观测效能3类应用需求的编队技术指标论证模型。本文方法将编队理论融入工程实践,可实现快捷、高效的分布式SAR卫星编队系统设计目标,支撑型号装备研制与地面运管系统开发。天绘二号在轨运行结果表明,卫星编队技术指标论证结果合理可行,各项性能指标分配准确。

EarthView InSAR基本原理及其应用

本文详细介绍了微波遥感干涉数据处理专业软件EarthView InSAR的基本原理,结合具体的JERS-1数据,阐述利用该软件生成DEM的实用数据处理流程,对所用关键技术进行了分析,并总结了使用该软件进行数据处理的若干经验。

斜视条件下机载InSAR基线分析及定标法

干涉参数定标对机载InSAR系统获取高精度数字高程模型具有重要的意义。物理基线长度是干涉定标需标定的重要参数之一。在斜视条件下,有效干涉基线不等同于物理基线,并且受到载机姿态角的影响。传统的干涉定标方法直接利用InSAR高程反演模型对干涉基线的偏导构建敏感度方程,其标定的基线参数为有效干涉基线,而非实际的物理基线。针对该问题,对斜视条件下的有效干涉基线进行了分析,建立了有效干涉基线与物理基线和载机姿态角之间的关系,并提出了针对实际物理基线的定标方法。最后,利用中国科学院电子学研究所X波段机载InSAR获取的实际数据进行了外定标处理实验,验证了该方法的有效性。